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1 - MODIFICATION DE L’ÉTAT DE SURFACE. CONTRAINTES RÉSIDUELLES

  • 1.1 - Modification de l’état de surface
  • 1.2 - Contraintes résiduelles

2 - EFFET SUR LES PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES

3 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : M1191 v1

Modification de l’état de surface. Contraintes résiduelles
Traitements de surface mécaniques - Effets sur les matériaux

Auteur(s) : Jian LU

Date de publication : 10 juin 2006

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RÉSUMÉ

Les traitements de surface mécaniques sont réalisés en vue d’influencer un grand nombre de propriétés du matériau, comme la fatigue, l’amorçage, la propagation de fissures, la résistance à la corrosion. Ces traitements opèrent en modifiant l’état de surface de la pièce métallique, les contraintes résiduelles par le biais d’une déformation plastique hétérogène, et l’état microstructural par un écrouissage ou par une transformation de phase. Cet article détaille l’ensemble des paramètres impactant les résultats et les performances des matériaux.

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ABSTRACT

 

Auteur(s)

  • Jian LU : Professeur de la chaire de Génie mécanique - Department of Mechanical Engineering - The Hong Kong Polytechnic University

INTRODUCTION

Comme on l’a déjà vu dans le dossier Traitements de surface mécaniques[M 1 190], les traitements de surface mécaniques modifient essentiellement trois paramètres d’une pièce mécanique :

  • l’état de surface par le biais de l’écrasement du matériau ;

  • les contraintes résiduelles par le biais d’une déformation plastique hétérogène entre la surface et la sous-couche du matériau ;

  • l’état microstructural par un écrouissage ou par une transformation de phase du matériau traité.

Ces modifications vont donc influencer un ensemble de propriétés de matériaux associés à ces paramètres, on peut citer la fatigue, l’amorçage et la propagation de fissure, la résistance à l’usure, et la résistance à la corrosion et à la corrosion sous contrainte, etc. Dans les dossiers suivants, nous traiterons cas par cas le rôle bénéfique ou néfaste d’un traitement vis-à-vis d’une sollicitation donnée. Dans ce dossier, nous synthétisons uniquement les différences ou les points communs entre les différents traitements.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m1191


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1. Modification de l’état de surface. Contraintes résiduelles

1.1 Modification de l’état de surface

Après les traitements de surface mécanique, l’état de surface varie en fonction de l’état initial. Si on considère que l’état initial est un usinage fin normal et qu’un traitement de surface est correctement réalisé, le galetage, le brunissage et le mandrinage permettent d’améliorer l’état de surface. Le choc laser va conserver, dans la plupart des cas, l’état de surface initial. Le grenaillage de précontrainte ou le martelage va détériorer l’état de surface. En revanche, si l’état initial est un joint soudé, le galetage, le grenaillage et le martelage vont changer la morphologie locale de la soudure pour améliorer les propriétés associées. Le choc laser ne modifie pas sensiblement la géométrie du joint soudé.

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1.2 Contraintes résiduelles

Pour tous les traitements de surface normalement réalisés, on introduit des contraintes résiduelles de compression. La distribution des contraintes dépend des conditions de réalisation du traitement et de l’état initial des contraintes résiduelles. Nous discuterons, d’une façon approfondie, du rôle des différents paramètres de traitement sur le niveau des contraintes résiduelles dans les dossiers suivants.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ZHANG (H.W.), WANG (L.), HEI (Z.K.), LIU (G.), LU (J.), LU (K.) -   Low-temperature plasma nitriding of AISI 304 stainless steel with nano-structured surface layer.  -  Z. Metalkund, 94 (10) : 1143-1147, oct. 2003.

  • (2) - LIEURADE (H.P.), CASTELUCCI (P.), FLAVENOT (J.F.), LU (J.) -   Efficacité des traitements de parachèvement vis-à-vis de la résistance à la fatigue en fonction du type d’assemblages soudés.  -  Recueil de conférences, 12e Conférence nationale sur le grenaillage de précontrainte, CETIM Senlis (1991).

  • (3) - NIKU-LARI (A.), MENIEL (M.), BÉRANGER (G.) -   Tenue à la corrosion sous contrainte d’un acier inoxydable, influence de l’état de surface.  -  CETIM Information, no 78, déc. 1982.

  • (4) - CARBONI (C.) -   Influence de traitements mécaniques de surface (choc laser et grenaillage de précontrainte) sur la tenue à la corrosion localisée de l’acier inoxydable 316L.  -  Thèse de Docteur, 2002, Université de Technologie de Compiègne (2002).

  • (5) - HU (D.H.), CHOI (M.S.), LEE (D.H.), SONG (M.H.),...

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