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RÉSUMÉ
La déformation plastique par fluage s’effectue à charge et température constantes, mais à une vitesse de déformation variant continûment dans le temps. Cet article débute par une présentation des mécanismes élémentaires du fluage. Il enchaîne ensuite sur la caractérisation de la tenue au fluage avec la description de l’influence des paramètres, puis l’exploitation et l’extrapolation des résultats. Il aborde pour terminer les classes des aciers résistant au fluage et leurs critères de choix.
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Guy MURRY : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble, Docteur-Ingénieur - Ancien Directeur de l’Office Technique pour l’Utilisation de l’Acier (OTUA) - Ingénieur-conseil
INTRODUCTION
Le fluage est un processus de déformation plastique (se produisant à température supérieure à la température ambiante) qui a pour principale particularité de pouvoir se développer dans le temps, éventuellement jusqu’à rupture, alors qu’à la fois la température et l’effort appliqué (inférieur à la résistance à la traction à la température considérée) restent constants. Il se classe de ce fait parmi les modes de rupture dits « à temps » (avec la fatigue et la corrosion).
Un acier devra résister au fluage chaque fois qu’il sera soumis à des sollicitations mécaniques alors que sa température est sensiblement supérieure à la température ambiante.
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- Version archivée 1 de oct. 1984 par Guy MURRY
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1. Fluage des aciers
1.1 Aspects macrographiques du fluage
Les évolutions macroscopiques de la déformation par fluage se font dans des conditions particulières (charge et température constantes) et de telle sorte que la vitesse de déformation (la vitesse dite de fluage) varie continûment dans le temps ; elles sont décrites par la « courbe de fluage ». Cette courbe présente l’aspect schématisé sur la figure 1 que, conventionnellement, on décompose en plusieurs phases qui se succèdent dans le temps :
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la mise en charge à l’instant où, après stabilisation en température, la charge d’essai est appliquée. Elle engendre un allongement OA instantané qui peut être totalement élastique ou partiellement élastique et partiellement plastique selon la température et la charge ;
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une période AB, dite « 1er stade du fluage », au cours de laquelle se développe (sous une charge constante) une déformation isotherme et répartie à une vitesse d’allongement continûment décroissante. Ce fluage ralenti est appelé fluage primaire ou transitoire. Pour les aciers, il est généralement de faible amplitude (son ampleur sur les schémas de courbes de fluage est généralement exagérée ; on peut estimer que, le plus souvent, il provoque un allongement relatif inférieur à 1 %) ;
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une période BC, dite « 2e stade du fluage », au cours de laquelle de développerait (sous une charge constante) une déformation isotherme à une vitesse d’allongement quasiment constante (qui est dite « vitesse minimale de fluage » au cours de l’essai considéré). Ce fluage est dit fluage secondaire. Pour les aciers, comme pour de nombreux alliages métalliques, l’existence de ce 2e stade du fluage est très contestée ; l’emploi d’extensomètres à très haute sensibilité montre que ce stade doit être réduit à un simple point d’inflexion (cette notion de fluage à vitesse constante ne serait donc que la conséquence du manque de sensibilité des moyens de mesure des très faibles vitesses d’allongement qui ne permettraient pas de détecter de très petites variations de ces dernières). De nombreux résultats et principalement ceux de Glen [1], d’une part,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GLEN (J.) - * - Journal of Iron and Steel Institute (août 1958).
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(2) - LUBHAN (J.D.), FELGAR (R.P.) - Plasticity and creep of metals. - Wiley (1961).
-
(3) - HART (E.W.) - * - Acta Met. ; 18 (1970).
-
(4) - POIRIER (J.P.) - Plasticité à haute température des solides cristallins. - Eyrolles (1976).
-
(5) - DORN (J.E.) - * - Symposium N.P.L. (1954) et, avec SHERBY (O.D.) et ORR (R.L.), Trans. A.S.M., vol. 46 (1954).
-
(6) - MURRY (G.) - * - Revue de Métallurgie ; juin (1967) et octobre (1970).
-
(7) - MURRY (G.) - * - Thèse...
NORMES
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Produits en acier. Essai de fluage. - NF A 03-355 - (12.85)
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Aciers et alliages de nickel pour éléments de fixation utilisés à température élevée et/ou basse température. - NF A 35-558 - (11.99)
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Aciers et alliages à base de nickel et cobalt résistant au fluage. - NF A 35-578 - (01.03)
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Produits plats en aciers pour appareils à pression - Partie 2 : aciers non alliés et alliés avec caractéristiques spécifiées à températures élévées. - NF EN 10028-2 - (12.03)
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