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Comportement et fatigue à hautes températures d'une fonte à graphite spheroïdal / Karine Bavard ; sous la direction de Gérard Bernhart

Auteur principal : Bavard, KarineAuteur secondaire : : Bernhart, Gérard, Directeur de thèseAuteur secondaire collectivité : École nationale supérieure des mines, Paris, Organisme de soutenance;Centre de Recherche Outillages, Matériaux et Procédés, Albi, Organisme de soutenancePublication : 2004Description : 1 vol. (157 p.) : ill. ; 30 cmClassification : 620Résumé : Les fontes à graphite sphéroïdal subissent des sollicitations thermiques et mécaniques sévères et complexes tout au long de leur durée de vie en température. De tels chargements sont à l'origine d'apparition de fissures et ont ainsi un impact direct sur la fiabilité de la pièce.L'objectif de cette étude est de mieux comprendre le comportement mécanique sous sollicitations monotones et cycliques d'une nuance de fonte à graphite sphéroïdal (ENGJS-400-12) classiquement utilisée dans le domaine de la fatigue oligocyclique pour ses applications hautes températures (collecteur d'échappement et outillage de mise en forme du verre bouteille).Des essais de traction in-situ au MEB à l'ambiante ont montré la présence d'un endommagement se produisant par décohésion de l'interface nodule/matrice et croissance de vides. Une hétérogénéité de déformation à l'échelle des amas de nodules (échelle « mésoscopique ») a été mise en évidence par une extensométrie bimodale utilisant la technique de corrélation d'images numériques. Des observations d'oxydation in-situ ont été effectuées dans un MEB environnemental afin de proposer un mécanisme d'oxydation.Une sensibilité au vieillissement dynamique a été mise en évidence dans le domaine 150°C-400°C par des instabilités de déformation plastique sur la courbe de traction monotone et par une sensibilité inverse de la vitesse de déformation en fatigue. Dans ce domaine de température, le matériau se durcit. A partir de 500°C, l'adoucissement ou la stabilité cyclique a été remarquée, de même qu'un comportement quasi-visqueux. Une dissymétrie de comportement, caractéristique des fontes, a été mise en évidence.Pour exploiter au mieux les résultats en terme de durée de vie, plusieurs approches différentes (Manson-Coffin, Skelton et paramètres cumulés) ont été utilisées. Trois domaines correspondant à ceux déjà trouvés lors de l'étude du comportement monotone (25°C-500°C, 600°C-700°C et 300°C) ont été mis en évidence. Le critère cumulatif en amplitude de déformation plastique ou en énergie dissipée a permis de diminuer la dispersion des résultats. L'analyse fractographique a permis de constater une fragilité dynamique à 300°C correspondant à une transition de propagation transgranulaire/intergranulaire.; Spheroidal graphite cast iron are usually subject to severe and complex thermo-mechanical cycles in temperatures. Such loadings are at the origin of appearance of cracks and thus have a direct impact on the reliability of the part. The aim of this study was to get a better understanding monotone and cyclic mechanical behaviour of a classical spheroidal graphite cast iron used at LCF (exhaust manifold, glass bottle forming moulds). Ambient tensile tests in-situ (MEB) showed a damage occuring by decohesion of the interface nodule/matrice and growth of vacuums. A heterogeneity of deformation on the scale of the clusters of nodules was shown by a bimodal extensometry (correlation of images). A mechanism of oxidation was proposed following observations of oxidation in-situ with the environmental SEM. A sensitivity to dynamic strain ageing was highlighted 150°C at 400°C by instabilities of deformation in traction and opposite sensitivity strain rate in fatigue. In this temperature range, the material hardens. From 500°C, softening or cyclic stability was noticed, just as a quasi-viscous behaviour. Several approaches (Manson-Coffin, Skelton and cumulated energy) were used in order to better exploit the results of lifetime. The existence of three fields was announced and corresponds to those already found at the time of the study of the monotonic behaviour (25°C-500°C, 600°C-700°C and 300°C). The fractographic analysis made it possible to note a dynamic brittleness with 300°C correspondent with a transition from propagation transgranulaire/intergranulaire..Bibliographie: Bibliogr. p. 147-154.Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Fonte à graphite sphéroïdal -- Thèses et écrits académiques ;Matériaux -- Fatigue ;Matériaux -- Effets des hautes températures Sujet : Oxydation ;Haute température ;Fractographie ;Fonte graphite sphéroïdal ;Fatigue oligocyclique ;Extensométrie ;Durée vie Sujet Catégorie : MATERIAUX
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Bib. Paris
EMP 153.012 CCL.TH.1124 En numérisation EMP71481D
Bib. Paris
EMP 153.013 CCL.TH.1124 Available EMP71482D

Cette notice a été créée dans le cadre d'une opération de signalement rétrospectif à partir d'un exemplaire qui n'a pas servi à la soutenance et ne porte donc pas de numéro national de thèse

Bibliogr. p. 147-154

Reproduction de Thèse de doctorat Sciences et génie des matériaux Paris ENMP 2004

Les fontes à graphite sphéroïdal subissent des sollicitations thermiques et mécaniques sévères et complexes tout au long de leur durée de vie en température. De tels chargements sont à l'origine d'apparition de fissures et ont ainsi un impact direct sur la fiabilité de la pièce.L'objectif de cette étude est de mieux comprendre le comportement mécanique sous sollicitations monotones et cycliques d'une nuance de fonte à graphite sphéroïdal (ENGJS-400-12) classiquement utilisée dans le domaine de la fatigue oligocyclique pour ses applications hautes températures (collecteur d'échappement et outillage de mise en forme du verre bouteille).Des essais de traction in-situ au MEB à l'ambiante ont montré la présence d'un endommagement se produisant par décohésion de l'interface nodule/matrice et croissance de vides. Une hétérogénéité de déformation à l'échelle des amas de nodules (échelle « mésoscopique ») a été mise en évidence par une extensométrie bimodale utilisant la technique de corrélation d'images numériques. Des observations d'oxydation in-situ ont été effectuées dans un MEB environnemental afin de proposer un mécanisme d'oxydation.Une sensibilité au vieillissement dynamique a été mise en évidence dans le domaine 150°C-400°C par des instabilités de déformation plastique sur la courbe de traction monotone et par une sensibilité inverse de la vitesse de déformation en fatigue. Dans ce domaine de température, le matériau se durcit. A partir de 500°C, l'adoucissement ou la stabilité cyclique a été remarquée, de même qu'un comportement quasi-visqueux. Une dissymétrie de comportement, caractéristique des fontes, a été mise en évidence.Pour exploiter au mieux les résultats en terme de durée de vie, plusieurs approches différentes (Manson-Coffin, Skelton et paramètres cumulés) ont été utilisées. Trois domaines correspondant à ceux déjà trouvés lors de l'étude du comportement monotone (25°C-500°C, 600°C-700°C et 300°C) ont été mis en évidence. Le critère cumulatif en amplitude de déformation plastique ou en énergie dissipée a permis de diminuer la dispersion des résultats. L'analyse fractographique a permis de constater une fragilité dynamique à 300°C correspondant à une transition de propagation transgranulaire/intergranulaire.

Spheroidal graphite cast iron are usually subject to severe and complex thermo-mechanical cycles in temperatures. Such loadings are at the origin of appearance of cracks and thus have a direct impact on the reliability of the part. The aim of this study was to get a better understanding monotone and cyclic mechanical behaviour of a classical spheroidal graphite cast iron used at LCF (exhaust manifold, glass bottle forming moulds). Ambient tensile tests in-situ (MEB) showed a damage occuring by decohesion of the interface nodule/matrice and growth of vacuums. A heterogeneity of deformation on the scale of the clusters of nodules was shown by a bimodal extensometry (correlation of images). A mechanism of oxidation was proposed following observations of oxidation in-situ with the environmental SEM. A sensitivity to dynamic strain ageing was highlighted 150°C at 400°C by instabilities of deformation in traction and opposite sensitivity strain rate in fatigue. In this temperature range, the material hardens. From 500°C, softening or cyclic stability was noticed, just as a quasi-viscous behaviour. Several approaches (Manson-Coffin, Skelton and cumulated energy) were used in order to better exploit the results of lifetime. The existence of three fields was announced and corresponds to those already found at the time of the study of the monotonic behaviour (25°C-500°C, 600°C-700°C and 300°C). The fractographic analysis made it possible to note a dynamic brittleness with 300°C correspondent with a transition from propagation transgranulaire/intergranulaire.

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