Identification des mécanismes de fissuration dans un alliage d ...

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3.4 Propagation de fissures amorcées en fretting sous chargement de fatigue 137 Vitesse moyenne de propagation sur le front (µm/cycle) 1.0 • 0.9 0.020 0.8 0.7 0.015 0.6 • 0.5 0.010 0.4 0.005 • • 0.2 • • • • • • • 0.3 0.1 0 0 10 20 30 0 40 Nombre de cycles ×1000 ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ ◽ Ecart type rapporté à la valeur moyenne de la vitesse de propagation sur le front Fig. 3.60: Evolution de la vitesse moyenne de propagation (cercles) et de son écart type rapporté à la valeur moyenne mesuré sur le front de fissure (losanges). 3.4.2 Influence de la microstructure Les mesures de dispersion de la vitesse de propagation traduisent le fait que le front de fissure est très tortueux au départ (blocage de certaines parties du front) et devient de plus en plus homogène. L’influence de la microstructure qui semble forte au départ, est beaucoup moins ressentie par la fissure dans les derniers stades. Cette évolution se produit sur une longueur de propagation de l’ordre de 250 µm soit environ deux fois la taille de grain moyenne dans la direction Y. Lorsque la fissure est encore assez petite pour être succeptible de subir l’influence de la microstructure, elle peut être plus ou moins ralentie au passage d’un joint de grain en fonction de la cristallographie locale. Sur la figure 3.61, une perturbation locale, visible sur le front de fissure (point de rebroussement 12 à N=26k), est étudié. Sur la fig. 3.61a, les fronts de fissure ont été superposés précisément avec la position des joints de grains. Celle-ci a été obtenues par traitement d’image sur une coupe du volume attaqué au gallium. Cette coupe à été extraite aussi près que possible de la zone fissurée (la position des joints est très peu dépendante de Z qui est aussi la direction L). L’analyse volumique de la position des joints de grains et du front de fissure montre que ce ralentissement est dû au passage de la fissure du grain A vers les grains D,E,F. Trois séries de coupes XZ ont été extraites pour illustrer ce phénomène. Sur la coupe 1, la fissure se propage dans le grain A, sur un plan orienté à 40˚(par rapport à l’horizontale). Sur la coupe 2, la fissure commence à quitter le grain A pour pénétrer dans les grains D et E. 12 Notons que la figure représente une vue projetée du front et que, par conséquent, un tel point de rebroussement apparent peut correspondre à une progression de la fissure selon un plan fortement incliné par rapport au plan de projection
138 Etude de la fissuration sous chargement de fretting et de fatigue a) b) 700 600 500 400 37k 35k 30k 26k 23k 20k 17k 00k X coupe 1 coupe 2 coupe 3 3 2 1 Y B D E A F G C N=37k+gallium B A C B D A C B D E F G c) coupe 1 coupe 2 coupe 3 X N=23k Z 100µm Fig. 3.61: Illustration de l’influence de la microstructure sur la propagation en fatigue : a) superposition des fronts de fissure mesurés (la flèche montre un ralentissement important corrélé à un angle de twist important) et des joints de grains identifiés par une attaque au gallium, b) coupes reconstruites à 37000 cycles avec imprégnation de gallium montrant le franchissement du joint A→D,E,F par twist c) même coupes qu’en b) reconstruites à 23000 cycles, l’échelle est identique sur toutes les images. Enfin sur la coupe 3, la fissure a complètement quitté le grain A et se propage sur des plans orientés très différemment (0˚pour D, 20˚pour E, 10˚pour F) ce qui correspond à un fort angle de twist, qui peut expliquer le retard observé localement sur le front comme nous le verrons au chapitre 4. 3.4.3 Synthèse des mécanismes Les vitesses de propagation mesurées le long du front sont retracées dans un diagramme classique da/dN = f(∆K) pour comparer le comportement de la fissure avec celui des fissures longues (fig. 3.62). Le facteur d’intensité de
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