Bibliographie & annexes
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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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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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Conclusion2. Effet sur les propriétés mécaniques
2.1 Généralité
Lorsqu’une pièce est soumise à un champ de contraintes résiduelles élastiques caractérisé par un tenseur auquel est superposé un champ de contraintes de service défini par le tenseur σS , la contrainte réelle à laquelle sera soumise la pièce sera caractérisée par le tenseur σR + σS (figure ). Si les contraintes résiduelles s’ajoutent aux contraintes de service (contraintes résiduelles de traction par exemple), la pièce se trouve localement surchargée du fait des contraintes résiduelles. Si au contraire par une opération de traitement de surface mécanique (grenaillage, galetage, par exemple), on introduit des contraintes résiduelles de compression, la pièce se trouve déchargée localement et la performance mécanique des matériaux sera alors augmentée.
La figure montre les propriétés des matériaux qui sont influencées par les contraintes résiduelles. Comme les traitements de surface mécaniques modifient l’état de contraintes résiduelles initialement existantes dans un matériau ou dans une structure, ils modifient donc l’ensemble des propriétés listées.
HAUT DE PAGE2.2 Influence sur la tenue à la fatigue (phase d’amorçage)
Les contraintes résiduelles jouent un rôle primordial sur la tenue en fatigue des matériaux. Elles peuvent être considérées comme une contrainte moyenne ou statique superposée à la contrainte cyclique. Cet effet de la contrainte moyenne se traduit par une diminution de la tenue à la fatigue lorsque la contrainte moyenne σm augmente, ce qui se traduit dans les diagrammes de Haigh et de Goodman.
Le traitement de surface mécanique introduit, dans la couche durcie, des contraintes résiduelles de compression très élevées.
Le tableau ci-contre montre l’effet des contraintes résiduelles sur la tenue en fatigue de joints soudés en acier HLE (haute limite d’élasticité) (E690) [2]...
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Effet sur les propriétés mécaniques
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.
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(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).
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(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.
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(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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