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PRÉCURSEUR D’ONDE DE CHOC ET MACLAGE DANS L’ACIER DOUX
J. Jacquesson, J. Romain, P. Chomel
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J. Jacquesson, J. Romain, P. Chomel. PRÉCURSEUR D’ONDE DE CHOC ET MACLAGE DANS L’ACIER DOUX. Journal de Physique Colloques, 1985, 46 (C5), pp.C5-363-C5-369.
�10.1051/jphyscol:1985546�. �jpa-00224777�
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque C5, suppl6ment a u n08, Tome 46, aoQt 1985 page C5-363
J. Jacquesson, J.P. Romain e t P . ~homel*
Universite' de P o i t i e r s , ENSMA, Laboratoire drEnerge'tique e t De'tonique, U.A. CNRS 193, 86034 P o i t i e r s Cedex, France
*Universitd de TouZouse 111, Laboratoire de Physique des SoZides, U.A. CNRS 7 4 , 31077 TouZouse Cedex, France
Resume - On e t u d i e l ' i n f l u e n c e de d i f f e r e n t e s p e r t u r b a t i o n s du precurseur e l a s t o - p l a s t i q u e d'une onde de choc sur l a d e n s i t e des macles dans 1 'a c i e r doux. Ces p e r t u r b a t i o n s sont creees s o i t par detente a r r i e r e s o i t par i n t e r f e r e n c e s d'ondes : double choc ou r e f l e x i o n du precurseur sur lui-meme.
I 1 a p p a r a i t que t o u t e m o d i f i c a t i o n de 1 ' e t a t de c o n t r a i n t e dynamique q u i s ' e t a b l i t normalement I 1 'a r r i e r e du precurseur, au p i e d de 1 'onde de choc, i n d u i t une d i m i n u t i o n de l a d e n s i t e des macles observables par m e t a l l o - graphie.
A b s t r a c t - We study t h e t w i n n i n g induced i n m i l d s t e e l by t h e precursor o f a shock wave. The p e r t u r b a t i o n s o f t h e precursor are induced by r e l e a s e wave o r waves i n t e r f e r e n c e s : double shock o r precursor r e f l e x i o n . It appears t h a t any p e r t u r b a t i o n o f t h e dynamical e q u i l i b r i u m s t a t e a t t h e r e a r p a r t o f t h e precursor wave, j u s t before t h e p l a s t i c shock f r o n t , decreases t h e t w i n s d e n s i t y , as revealed by metallographic observations.
I- INTRODUCTION
Lorsqu'un a c i e r doux e s t soumis I une onde de choc donnant l i e u 1 un precurseur e l a s t i q u e l ' e t u d e metallographique a p o s t e r i o r i r e v e l e l a presence de macles (macles de NEUMANN) dans l a f e r r i t e , macles dont l a d e n s i t e e s t l i e e & 1 'i n t e n s i t e du choc /I/. La genese de ces macles e s t encore ma1 connue /2/, /3/,/4/. Des travaux d e j i an- ciens /5/,/6/,ont rev616 egalement qu'un a c i e r doux, soumis I de m u l t i p l e s chocs simultanes, p r e s e n t a i t des d i s c o n t i n u i t 6 s de d e n s i i e des macles d e l i m i g a n t des zones b i e n d 6 f i n i e s . Des r e s u l t a t s obtenus par P. CHOMEL , p u i s J.P. ROMAIN conduisent a associer l e maclage essentiellement ?I 1 a p a r t i e a r r i e r e du precurseur 61 asto- p l a s t i q u e a l o r s que des travaux p l u s r e c e n t s /2/ observent son a p p a r i t i o n dans l e f e r pur comme processus de r e l a x a t i o n d e r r i e r e l e f r o n t e l a s t i q u e dynamique.
La question e s t pos6e de s a v o i r s ' i l n ' e x i s t e pas d i f f e r e n t e s c o n d i t i o n s de c o n t r a i n t e s , pouvant donner l i e u , dans l e precurseur, 8 des processus de maclage d ' o r i g i n e s d i f f e r e n t e s . Dans c e t t e o p t i q u e il e t a i t i n t e r e s s a n t de presenter une synthese des r e s u l t a t s p o r t a n t I conclure I une genese de macles dans l ' e t a t t r e s p a r t i c u l i e r q u i , 8 l ' a r r i e r e du precurseur, precede immediatement l e f r o n t de choc p l astique.
I 1 - EVOLUTION DE LA COMPRESSION DANS UNE ONDE AMORTIE
Considerons un choc p l a n c r E par un e x p l o s i f e t i n d u i s a n t i n i t i a l e m e n t dans un a c i e r doux ( f e r r i t e ) une onde de choc d ' a m p l i t u d e comprise e n t r e 13 e t 30 GPa. Les p r o p r i e t e s dynamiques 61 astiques (H.E.L. ) e t thermodynamiques ( t r a n s i t i o n de phase a + E I 15 GPa) de l a f e r r i t e conduisent 1 une decomposition de 1 'onde de choc
* P. CHOMEL, These de 36me cycle, U n i v e r s i t g de POITIERS (1964).
** J.P. ROMAIN, These de 3eme Cycle, U n i v e r s i t e de POITIERS, (1967).
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1985546
t = a
- nmordsrcrneoL
LT'- ,/d" choc & ;2
JOURNAL DE PHYSIQUE
t ' D , - ~ . ~ k b I F i g . 1 - E v o l u t i o n
d c * . t h e o r i q u e du p r o f i l
. €/AS'- ' , --. ~ r e c ~ r ~ e u r - 7 I- A-->76;urG>r 1 -Pel-[ * de p r e s s i o n e t d i a -
'PROFIL DU FRONT D ONDL A DI~FERENTS INSTANTS / gramme de marche
t I I d ' u n f r o n t de choc
I I a m o r t i dans l e f e r .
( u n i t e s a r b i t r a i - r e s )
- T h e o r e t i c a l p r e s s u r e p r o f i l e e v o l u t i o n and x - t diagram o f a damped shock wave i n i r o n ( a r b i t r a r y u n i t s ) .
i n i t i a l e en 3 f r o n t s s u c c e s s i f s ( F i g . 1 ) . Un f r o n t e l a s t i q u e 8 c e l e r i t e c o n s t a n t e c = 5850 m/s , s u i v i d ' u n e e v o l u t i o n l e n t e e l a s t o p l a s t i q u e , un second f r o n t , onde de choc p l a s t i q u e d ' a m p l i t u d e e t c e l e r i t e c o n s t a n t e D = D = 5070 m/s /8/ en phase a p u i s un t r o i s i e m e f r o n t l i e 8 l a t r a n s i t i o n a + E de c e l e r i t e D~ c D ~ .
L ' e n e r g i e 1 im i t e e f o u r n i e p a r 1 ' e x p l o s i f ( 8 p r e s s i o n d e c r o i s s a n t e ) e t l e s processus endoenergetiques l i e s 8 l a compression ( p l a s t i c i t @ , t r a n s i t i o n de phase, e t a l e m e n t de l ' o n d e ) c o n d u i s e n t 8 un amortissement de l ' o n d e . Cet amortissement s ' e x e r c e p a r l ' o n - de de d e t e n t e a r r i e r e . C e l l e - c i n ' a t t e i n t l e deuxieme f r o n t , f r o n t de choc a , q u ' a p r e s d i s p a r i t i o n du 3@me f r o n t ( t r a n s i t i o n a + e ) e t r a t t r a p a g e du f r o n t a .
On n o t e r a que l e p r e c u r s e u r , compris e n t r e l e f r o n t e l a s t i q u e e t l e f r o n t de c h o c a c o r r e s p o n d 8 une onde e l a s t o p l a s t i q u e d o n t l a c e l e r i t e l o c a l e e s t l i e e 8 l ' a m p l i t u d e de l a c o n t r a i n t e . En l ' a b s e n c e de r e l a x a t i o n l a c o n t r a i n t e c r o i t de l a l i m i t e e l a s t i q u e j u s q u ' l l a v a l e u r p r i s e au p i e d du choc a , d o n t 1 ' e t a t de c o n t r a i n t e e s t d e f i n i p a r l e f a i t que sa c e l e r i t e e s t e g a l e 8 c e l l e du f r o n t de choc a d o n t l a c e l e r i t e e s t elle-meme d e f i n i e p a r 1 'a m p l i t u d e de c e f r o n t /7/. ~ ' 6 t a t au p i e d du choc a e s t donc l i e 2 l ' a m p l i t u d e de c e choc e t se m o d i f i e r a l o r s q u e l e f r o n t commencera 2 s ' a m o r t i r . La c e l e r i t e de l ' o n d e de choc a v a r i a n t peu avec l a p r e s s i o n nous 1 'avons c o n s i d e r e e comme c o n s t a n t e dans l e diagramme de marche ( F i g u r e 1 ) ( a p p r o x i m a t i o n a c o u s t i q u e ) .
S i l ' o n d e de choc p r e s e n t e une c e r t a i n e s p h e r i c i t e , il s ' a j o u t e r a une cause d ' a m o r t i s s e m e n t geometrique q u i p e u t m o d i f i e r l e p r o f i l de c o n t r a i n t e de l ' o n d e de compression.
111- MACLAGE ET CONTRAINTE DANS UNE ONDE AMORTIE
Le schema e x p e r i m e n t a l e s t r e p r e s e n t 6 ( F i g . 2 a ) . L ' e x p l o s i f a une longueur (100 mm) e t un d i a m e t r e ( 3 0 mm) s u f f i s a n t s ' p o u r que l ' o n d e e x p l o s i v e s o i t s t a b l e e t que l a s p h e r i c i t 6 de l ' o n d e engendree ne m o d i f i e pas sensiblement l e processus de p r o p a g a t i o n d e c r i t c i - d e s s u s . La p r e s s i o n i n d u i t e e s t de 30 GPa. L ' e c h a n t i l l o n c y l i n d r i q u e de d i a m e t r e 30 mm, en a c i e r 8 0 , l % C r e c u i t 15 minutes 2 920 O C e s t enrobe dans un c y c l i n d r e d ' a c i e r ( d i a m e t r e 80 mm) e t s u r une enclume d ' a c i e r . I 1 p e u t e t r e c o n s i d e r e comme soumis aux s e u l e s ondes p l a s t i q u e s i n d u i t e s p a r l ' e x p l o s i f . Apr@s coupe a x i a l e e t a t t a q u e m e t a l l o g r a p h i q u e ( n i t a l ou a c i d e p i c r i q u e ) on observe s u r l ' a x e prPs du choc l a zone de t r a n s i t i o n de phase a -t e ( a p r e s r e t o u r en phase a en d e t e n t e ) , p u i s une zone 2 d e n s i t e de macles d e c r o i s s a n t e . C e t t e d e n s i t e " d o e s t d e f i n i e s t a t i stiquement a u t o u r d ' u n p o i n t comme l e nombre rnoyen de macles d ' u n e
d i r e c t i o n donnee s u r une d i s t a n c e de 0,05 mm ( d i a m e t r e moyen des g r a i n s ) perpen- d i c u l a i r e m e n t i c e t t e d i r e c t i o n , l a moyenne e t a n t p r i s e s u r l e s d i f f e r e n t e s d i r e c - t i o n s de macles d ' u n g r a i n e t s u r une d i z a i n e de g r a i n s a d j a c e n t s . C e t t e mesure b i e n q u ' i m p r e c i s e permet une bonne c o r r e l a t i o n avec l ' a p p a r e n c e macrographique.(Fig.3).
FIG.2 - D i s p o s i t i f s experimentaux : A e p r o u v e t t e , B e x p l o s i f , C enclume, S sondes pour l a mesure A t du decalage en temps tree p a r R e n t r e l e s f r o n t s de d e t o n a t i o n B e t B , R1, R2 m a t e r i a u x d'impedances v a r i e e s pour r e f l e x i o n du p r @ c u r s e u J ( § v?.
- Experimental s e t up : A sample - B e x p l o s i v e - C a n v i l - S gages t o measure t h e d e l a y a t between B1 and B generated by R - R1, R2 p e l l e t s o f d i f f e r e n t impedances f o r p r e c u r s o r r e f ls x i o n ( § V 1.
Le maclage d i s p a r a i t e n t r e 60 e t 65 mm e n v i r o n de l a f a c e i n i t i a l e soumise au choc.
La d e f o r m a t i o n p l a s t i q u e , mais sans maclage, s u b s i s t e neanmoins au d e l i . On l e v e r i f i e s u r une e p r o u v e t t e formee de r o n d e l l e s empilees p o r t a n t de f i n e s encoches.
Les empreintes de ces encoches se r e t r o u v e n t r e p o r t e e s en r e l i e f s u r l a f a c e de l a r o n d e l l e en r e g a r d j u s q u ' i p l u s de 80 mm m o n t r a n t l ' e x i s t e n c e d ' u n e d e f o r m a t i o n p l a s t i q u e encore i c e t t e d i s t a n c e .
FIG.3 - D e n s i t e de macles d en f o n c t i o n de l a d i s t a n c e X au choc i n i t i a l ( c f .Fig.Za).
- Twin d e n s i t y d v e r s u s x d i s t a n - c e t o t h e i n i t i a l shock.
a
A B F C
FIG.4- RPponse p i 6 z o e l e c t r i q u e d ' u n q u a r t z de 2 mm d ' e p a i s s e u r i L = 40 mm du choc i n i t i a l . AB p r o f i l p r e s s i o n du debut de p r e c u r s e u r (0,35 p s ) v e r t . 0,59 GPa/div.-hor.0,2 p s / d i v . - P i @ z o 6 l e c t r i c a l response o f a 2 mm t h i c k q u a r t z a t L = 40 mm. Cshock.
AB : p r e s s u r e p r o f i l e o f t h e f i r s t 0.35ps o f t h e p r e c u r s o r wave ( v e r t :
0.59 GPa/div - h o r : 0.2 v s / d i v ) . C o r r e l a t i v e m e n t 1 'onde e l a s t i q u e a e t e e n r e g i s t r e e p a r q u a r t z p i 6 z o e l e c t r i q u e 8 d i f f e r e n t e s d i s t a n c e s : 20, 30, 40, 50, 60, 70 mm du choc. Les q u a r t z d o n t l e d i a m e t r e e t p a r s u i t e l ' e p a i s s e u r s o n t l i m i t e s r e s p e c t i v e m e n t i 10 e t 2 mm ( p o u r que l a s p h e r i c i t 6 de 1 'onde i n t e r v i e n n e peu) ne donnent une mesure d i r e c t e de l a c o n t r a i n t e que s u r 0,35 ps, ne t r a d u i s a n t au d e l a que l a d i f f e r e n c e des c o n t r a i n t e s s u r l e u r s deux f a c e s ( 1 a c o n t r e - e l e c t r o d e e t a n t en A1 d'impedance v o i s i n e de c e l l e du q u a r t z ) . Un oscillogramme e s t r e p r e s e n t 6 f i g u r e 4 e n r e g i s t r e i 40 mm de l a face i n i t i a l e de 1 'e p r o u v e t t e . Sur aucun o s c i llogramme on n ' e n r e g i s t r e , dans c e t y p e d ' a c i e r doux, de r e 1 a x a t i o n s i g n i f i c a t i v e de l a c o n t r a i n t e d e r r i e r e l e f r o n t G l a s t i q u e mais une l e n t e montee en p r e s s i o n . Par c o n t r e on observe une d i s p a r i t i o n
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du f r o n t de choc, B 1 1 a r r i 6 r e du precurseur, au d e l a de 60 mm. C ' e s t donc e n t r e 60 e t 70 mm que l ' o n d e de d e t e n t e a t t e i n t l l a r r i @ r e du p r e c u r s e u r . Rappelons que c ' e s t B 65 mm que d i s p a r a i s s e n t l e s mqcles.
La d i s p a r i t i o n du maclage avec l e f r o n t de choc a a 6 t 6 c o n f i r m 6 e p a r des e s s a i s 8 p r e s s i o n i n i t i a l e 6,l GPa.
I V - MACLAGE ET DOUBLE CHOC
L ' o b s e r v a t i o n de d i s c o n t i n u i t e s de d e n s i t e de macles dans des e c h a n t i l l o n s soumis B p l u s i e u r s ondes de choc /5/,/9/,/6/, a c o n d u i t 8 soumettre des 6 c h a n t i l l o n s c y l i n d r i q u e s enrobes 8 des chocs i d e n t i q u e s symetriques (Fig.2b). S i l e s chocs s o n t s i m u l t a n e s ou presque, e t l ' e c h a n t i l l o n de longueur i n f e r i e u r e B une longueur l i m i t e Lm (Lm = 80 mm pour l e s e s s a i s r a p p o r t & i c i , e t depend t r P s peu de l a masse d ' e x p l o - s i f ) on observe (Fig.6a) aprPs a t t a q u e m e t a l l o g r a p h i q u e :
- deux zones en bouts au c o n t a c t des e x p l o s i f s 2 s t r u c t u r e c a r a c t e r i s t i q u e de l a t r a n s f o r m a t i o n a+E+a . ( p r e s s i o n s u p e r i e u r e B 13,l GPa).
- une zone c e n t r a l e p l u s sombre "en, assez l a r g e , B f r o n t i e r e s p a r a l l e l e s b i e n d G f i n i e s , e t correspondant B une c h u t e de p l u s de 30 % de l a d e n s i t e des macles.
- une zone l e n t i c u l a i r e p l u s mince oiJ l ' o n r e t r o u v e l a s t r u c t u r e de l a double t r a n s f o r m a t i o n a -t E + a e t t r a v e r s C e par une f i n e l i g n e r e c t i l i g n e d ' e p a i s s e u r i n f e r i e u r e B 0,2 mm oiJ l a t r a n s f o r m a t i o n ne semble pas a v o i r eu l i e u .
temps
t FIG.5 - P r e v i s i o n thee-
r i q u e ( u n i t e s a r b i t r a i -
o n d e de c h o c
celer,fe D res,approximation acous-
t i q u e ) - en f o n c t i o n de l a longueur L de 1 ' 6 - p r o u v e t t e ( c f . F i g . 2a) e t du r e t a r d ~t e n t r e l e s chocs: a ) de l a l a r - geur e ( L ) e t du depla- cement A z(A t ) de 1 a zone de s u p e r p o s i t i o n des p r 6 c u r s e u r s ; b ) du d6- placement Ax (A t ) d u p l a n M de r e n c o n t r e des f r o n t s d'onde de choc.
C ~ O C 7 - T h e o r e t i c a l p r e v i s i o n
-b
' echXocz ( a r b i t r a r y units,acous- t i c a l a ~ ~ r o x i m a t i o n ) . - >
w i t h L a n d ' h t :
- o f t h e t h i c k n e s s e ( L ) and displacement A z ( A t ) o f t h e p r e c u r s o r superposi- t i o n zone.
- o f t h e displacement A x ( A t ) o f t h e shock f r o n t m e e t i n g p l a n e M.
Si l a longueur L des P p r o u v e t t e s e s t s u p e r i e u r e B Lm l a zone l e n t i c u l a i r e d i s p a r a i t mais l a zone c e n t r a l e s u b s i s t e avec une e p a i s s e u r c r o i s s a n t e avec L. Pour e x p l i q u e r ces f i g u r e s macrographiques on a f a i t l e s hypotheses s u i v a n t e s :
- l a zone c e n t r a l e de moindre maclage correspond 8 l a s u p e r p o s i t i o n des deux ondes p r e c u r s e u r s .
- l a f i n e l i g n e t r a v e r s a n t l a zone l e n t i c u l a i r e (oiJ l a s u p e r p o s i t i o n des ondes de choc a, de nouveau, c r e e l e s c o n d i t i o n s de l a t r a n s f o r m a t i o n a + € ) e s t l a t r a c e du p l a n de r e n c o n t r e des f r o n t s de choc a des 2 ondes.
Avec ces hypotheses on peut a l o r s p r 6 v o i r 1 'i n f l u e n c e d ' u n e v a r i a t i o n de longueur L de 1 1 6 p r o u v e t t e ou du decalage en temps A t e n t r e l e s deux chocs i n i t i a u x . Si l ' o n se p l a c e dans l e m i l i e u i n i t i a l (non deform&) e t s i 1 'o n c o n s i d e r e q u a s i - c o n s t a n t e l a c e l e r i t e D du f r o n t de choc ( a p p r o x i m a t i o n d i t e " a c o u s t i q u e " ) l e diagramme de marche
(Fig.5) montre que :
- une augmentation de l a longueur L de 1 ' P p r o u v e t t e augmente l a l a r g e u r "e" de l a zone de s u p e r p o s i t i o n des p r e c u r s e u r s s e l o n l a l o i :
e = L . ( c - D ) / ( c + D)
- un decalage A t en temps ne m o d i f i s pas l a l a r g e u r de l a zone de s u p e r p o s i t i o n , mais l a deplace v e r s l ' e x t r e m i t e ou l e choc e s t r e t a r d 6 d ' u n e d i s t a n c e
Az = A t . cD/(c + D)
- l a zone l e n t i c u l a i r e se deplace ne r e s t a n t p l u s au m i l i e u de l a zone de s u p e r p o s i t i o n . Le deplacemnt A X de l a l i g n e c e n t r a l e , t r a c e du p l a n de r e n c o n t r e des chocs s ' e x p r i m e p a r : A X = A t . D/2
FAz
-1A choc 2
FIG. 6 - Depl acement Az des zones de moindre macl age (sombre) e t Ax de 1 a 1 i gne media- ne M des zones l e n t i c u l a i r e s dans une S p r o u v e t t e de longueur L = 65 mm soumise
deux chocs opposes ( c f . F i g . 2b) pour d i f f e r e n t e s v a l e u r s du r e t a r d A t .
- Displacements Az o f t h e l o w e r t w i n d e n s i t y ( d a r k band) and A x o f t h e t h i n d a r k l i n e i n t h e l e n t i c u l a r zone, i n a 65 mm sample l e n g t h w i t h d i f f e r e n t d e l a y A t o f shock 2 on shock 1 ( c f . F i g . 2 b ) . ( x 0.75- N i t a l e t c h i n g ) .
FIG.7 - Largeur de l a zone de superposi- t i o n des p r e c u r s e u r s en d o u b l e choc, en f o n c t i o n de l a longueur de l ' e p r o u v e t t e . P o i n t s e x p e r i - mentaux e t d r o i t e t h e o r i q u e . - Thickness e o f t h e s u p e r p o s i t i o n
zone v e r s u s L l e n g t h o f t h e sam- p l e . T h e o r e t i c a l c u r v e and ex- p e r i m e n t a l r e s u l t s .
FIG.8 - Deplacement avec l e decalage a t des chocs, de l a zone de s u p e r p o s i t i o n des p r e c u r s e u r s ( e x p e r i e n c e s e t f r o n t i e r e s t h e o r i q u e s e t du p o i n t de r e n c o n t r e M des f r o n t s de choc
( t h e o r i e e t e x p e r i e n c e s ) .
- Displacement, w i t h A t , o f t h e super- p o s i t i o n p r e c u r s o r zone e : A z , and m e e t i n g shock p l a n e M : Ax.The- o r e t i c a l and e x p e r i m e n t a l r e s u l t s .
C5-368 JOURNAL DE PHYSIQUE
L'experience confirme entierement l e s r e s u l t a t s prevus. La f i g u r e 6 montre l ' i n f l u e n c e de r e t a r d s A t c r o i s s a n t s dans une eprouvette de longueur L = 65 mm. Le depouillement des e s s a i s (Fig.7 e t 8 ) t i e n t compte du tassement des eprouvettes aprPs choc e t r e p l a c e l e s zones de rencontre dans l e metal i n i t i a l . L1impri2cision t o u j o u r s f o r t e des mesures metallographiques e t l'approximation acoustique ne modifient pas l e s conclusions compte tenu des f o r t e s valeurs de " e n , "Az" e t "Ax" prevues e t observees. Le g r a i n du metal n ' i n f l u e pas sur l e ph6nomene mais, plus i 1 e s t f i n , meilleure e s t l a d e f i n i t i o n des f r o n t i e r e s e t l i g n e s macrographiques ( F i g . 6a e t 6 b ) . La v a r i a t i o n d l P p a i s s e u r e avec L e s t donnPe f i g . 7 e t comparee d l a l o i theorique.
Le t r a c e de A X en f o n c t i o n de A t donne une c 6 l e r i t e D du f r o n t de choc constante 5 l a p r e c i s i o n experiementale prPs e t e g a l e i 5000 + 100 m/s.
Des e s s a i s f a i t s avec des charges d ' e x p l o s i f d i f f e r e n t e s (m6me di ametre, longueurs d i f f e r e n t e s ) donnent des r e s u l t a t s i d e n t i q u e s . Seules l e s e p a i s s e u r s des zones sont un peu modifiees c e qui e s t sans influence s u r e , Ax e t b z . L o e t u d e sclerom6- t r i q u e n ' a s s o c i e pas de v a r i a t i o n de microdureti? s i g n i f i c a t i v e avec l e s f r o n t i P r e s de l a zone de moindre maclage. Le f e r ARMCO donne des r e s u l t a t s i d e n t i q u e s .
La conclusion e s s e n t i e l l e r e l a t i v e au maclage e s t que l a superposition des pr@curseurs e n t r a i n e une zone de diminution de maclage e t que l a f r o n t i e r e de c e t t e zone correspond 5 l a rencontre du f r o n t de l ' u n des precurseurs avec 1 a . p a r t i e a r r i e r e du precurseur inverse.. L$ encore on d o i t donc a s s o c i e r une modification du maclage avec une p e r t u r b a t i o n ( i c i u n accroissement de p r e s s i o n ) de l ' e t a t a r r i e r e du pr6curseur, j u s t e au pied de f r o n t de choc
V - MACLAGE ET REFLEXION D E PRECURSEUR
Sur l a f a c e terminale de 1 ' e p r o u v e t t e opposee 5 I ' e x p l o s i f on dispose des p a s t i l l e s R , , . R 2 ( F i g . 2 ~ ) de materiaux d'impedances acoustiques d i f f e r e n t e s de c e l l e de 1 a c i e r doux e t enrobees dans de l ' a c i e r doux assurant lateralement l a c o n t i n u i t 6 de l ' e p r o u v e t t e . Celle-ci a une longueur de 40 mm assurant u n maclage normal d c e t t e d i s t a n c e e t une longueur de precurseur convenable. Les materiaux des p a s t i l l e s assu- r e n t u n taux de r e f l e x i o n de l ' o n d e e l a s t i q u e s o i t en t r a c t i o n R ( a i r 100 %, p l e x i - g l a s 87 %, Mg 61 %, A1 17,3 %, Sn 24,5 %, Zn 21 %, l a i t o n 11 %T s o i t en compression R ( W 39 %, Ni 4 , 2 % ) . L'epaisseur des p a s t i l l e s e s t de 5 mm sauf pour W ( 2 mm).
0k cr6e a i n s i une simi l i rencontre de precurseurs d'ampli tudes d i f f e r e n t e s s e propageant en sens oppose. Si l ' o n admet encore constante l a c e l e r i t e D du f r o n t de 1 'onde de choc a i n c i d e n t e , on peut c a l c u l e r (approximation acoustique) 1 'e p a i s s e u r de l a nouvelle zone d ' i n t e r f e r e n c e 5 p a r t i r de l a f a c e terminale :
e ' = L(c - D ) / ( c + Dl = 3 , l mm
L'observation metal lographique ( F i g . 9 ) r e v e l e en e f f e t i nouveau sous l e s p a s t i l l e s l ' e x i s t e n c e d ' u n e zone de moindre maclage, que l ' o n d e s o i t r e f l e c h i e en tension ou compression. La r e f l e x i o n en tension r P f l 6 c h i t une onde purement P l a s t i q u e a l o r s qu'une rPflexion en compression e s t p l a s t i q u e . Ce d e r n i e r cas (W,Ni) simule l ' i n t e r - ference de prPcurseurs de l a configuration d double choc e t donne l i e u 5 une f r o n t i e r e de zone dl assez bien d e f i n i e t r e s voisine de e ' ( F i g . 1 0 ) . Par c o n t r e pour une r e f l e x i o n en tension Fig.10 on observe deux p a l i e r s de maclage correspondant 5 des d i s t a n c e s dl e t d de part e t d ' a u t r e de l a d i s t a n c e theorique e ' . Doit on i n t e r p r e t e r ce pal7er $omme 1 ' e p a i s s e u r de l a zone de c o n t r a i n t e precedant l e f r o n t de choc e t a c t i v e pour l a genese des macles ? Pour L = 40 mm e l l e c o r r e s p o n d r a i t 5 0,2 ps . Les d i s t a n c e s d e t d2 pour l e s d i f f e r e n t s taux de r e f l e x i o n s o n t i n d i q u e e s f i g u r e 10 e t comparees 5 qlle"'.~l f a u t s i g n a l e r en o u t r e que l a d e n s i t e des macles de l a zone d ' i n t e r f e r e n c e e s t d ' a u t a n t plus f a i b l e que l e taux de r e f l e x i o n e s t plus e l e v e . Pour l ' a i r 06 l a r e f l e x i o n en tension e s t t o t a l e , l a zone d ' i n t e r f e r e n c e e s t quasi exempte de macles.
Sur l a f i g u r e 10 e s t s i g n a l e e l a presence e t l a p o s i t i o n de m i c r o f i s s u r e s , amorces de l ' e c a i l l a g e dfi i l a r e f l e x i o n en t r a c t i o n de l ' o n d e de choc.
L i encore on a r r i v e donc 5 l a conclusion que l a p e r t u r b a t i o n , s o i t en t r a c t i o n s o i t en compression, de 1 'G t a t qui precPde l e f r o n t de choc p l a s t i q u e a r 6 d u i t e t mGme annule l ' a p p a r i t i o n des macles.
F i g . 1 0 brim m i c r o f i s s u r e s . 6
- - - - - -. - - . - e '
C ' i d 1 i d l
t >- R~ ~ ~ ~ P l e x l ~g A1 S n Z n l a b v i N i
& R d '
( x 0.65) ,, A % 103 I 50 I I L L 0 I M % -
FIG.9 - Zone de moindre maclage p a r r e f l e x i o n du p r e c u r s e u r ( F i g . 2 ~ ) s u r des p a s t i l l e s de Mg ( 2 gauche, r e f l e x i o n 6 61 % en d e t e n t e ) e t d ' A l ( i i d r o i t e , r e f l e x i o n 2 45 % en d e t e n t e ) .
- Lower t w i n d e n s i t y zone under two p e l l e t s o f Mg ( l e f t , r e f l e x l o n c o e f f i c i e n t R t = 61 % r e l e a s e ) and A1 ( r i g h t , Rt= 45 % r e l e a s e ) .
FIG.lO- L i m i t e s des zones de moindre maclage c r e e e s p a r r e f l e x i o n ( c f . F i g . 2 ~ ) du p r e - c u r s e u r s u r d i f f e r e n t s m a t e r i aux c a r a c t e r i sPs p a r l e u r c o e f f i c i e n t de r e - f l e x i o n G l a s t i q u e e t i n d u i s a n t une onde r e f l e c h i e s o i t en t r a c t i o n (Rt) s o i t en compression (R ) . Y mesure l a d i s t a n c e a l a f a c e a r r i e r e r e f l e c h i s s a n t e . - L i m i t s o f t h e low& t w i n d e n s i t y zone induced by r e f l e x i o n o f t h e wave ( c f .
F i g . 2 ~ ) on m e t a l s of v a r i o u s impedances,with a c o u s t i c a l r e f le x i o n c o e f f i c i e n t Rt ( t r a c t i o n ) o r R, (compression). Y : d i s t a n c e t o t h e r e f l e c t i n g i n t e r f a c e . CONCLUSION
Les t r o i s s e r i e s d ' e s s a i s pr6senti.s i c i demontrent que, p o u r l ' a c i e r doux e t u d i e , q u i ne semble pas p r e s e n t e r de phenomene de r e l a x a t i o n d e r r i e r e l e f r o n t P l a s t i q u e l a genese du maclage e s t pour une l a r g e p a r t l i e e aux c o n d i t i o n s de c o n t r a i n t e s q u i se c r e e n t , ii 1 ' a r r i e r e du pri2curseur e l a s t o p l a s t i q u e , au p i e d du f r o n t de choc . En e f f e t , l a d i s p a r i t i o n de ces c o n d i t i o n s p a r d i s p a r i t i o n de l ' o n d e de choc ( § 111) ou simplement p a r une m o d i f i c a t i o n en p l u s ou en moins de l a c o n t r a i n t e u n i a x i a l e -
m o d i f i c a t i o n c r G e a r t i f i c i e l l e m e n t p a r i n t e r f e r e n c e de p r e c u r s e u r s - p e r t u r b e l a genPse des macles p u i s q u ' e l l e diminue considi'rablement l e u r d e n s i t e . On p e u t donc c o n c l u r e que 1 ' u n ' des processus de g e n e r a t i o n des macles e s t en l i e n d i r e c t avec l ' e t a t e t 1 1 6 v o l u t i o n de l a c o n t r a i n t e q u i se cr6entspontan6ment au p i e d de l ' o n d e de choc. Rappelons en e f f e t que l ' e t a t de c o n t r a i n t e e t l a d 6 f o r m a t i o n q u i d o i t l u i E t r e associee s o n t p a r f a i t e m e n t d e f i n i s physiquement p a r l e f a i t que l e u r c e l @ r i t @ de p r o p a g a t i o n d o i t , 6 t o u t i n s t a n t , e g a l e r c e l l e du f r o n t de choc /7/. On comprend a l o r s l e l i e n q u i peut e x i s t e r e n t r e l e maclage e t 1 'a m p l i t u d e de ce f r o n t de choc /1/ p u i s q u e c e t t e a m p l i t u d e c o n d i t i o n n e l a c e l e r i t e du choc e t donc 1 ' e t a t q u i precede immediatement l e choc e t OCI l ' o n v i e n t de m o n t r e r que se c r e e une p a r t i m p o r t a n t e du maclage /7/.
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