Etude des champs mécaniques corrélation avec les sites d’amorçage et la microstructure

Le chapitre précédent a porté sur l’étude des relations entre la microstructure et les sites d’amorçage de fissures de CSC. Si des tendances ont pu être établies, notamment en ce qui concerne l’hétérogénéité de taille des grains jouxtant les joints fissurés ou l’hétérogénéité de répartition des éléments chimiques associée aux passes de soudage, ces tendances ne permettent pas de déterminer, à elles seules, un critère d’amorçage des fissures de CSC. En effet, la CSC est un phénomène qui nécessite la conjugaison de trois facteurs : le matériau, la sollicitation et l’environnement. Nous proposons alors d’étudier dans ce chapitre le comportement mécanique de l’Alliage 82. Une étude macroscopique du comportement mécanique est tout d’abord réalisée, elle sera suivie de la caractérisation expérimentale des champs cinématiques résultant de la mise en forme des éprouvettes U-bend. Le dernier aspect de l’étude mécanique concernera l’étude des contraintes locales exercées au niveau des joints de grains à l’aide de simulations numériques par éléments finis, ceci afin de tendre vers un critère de fissuration. Le dispositif de préparation des éprouvettes U-bend comprend l’ajout d’un ressort dans le montage (paragraphe II.3). Ce ressort a pour fonction de maintenir l’état de contrainte pendant la durée de l’essai. Ainsi le matériau est toujours sollicité et la zone de relaxation apparaissant autour de la fissure est réduite. Lors de l’étape de mise en forme, les matrices utilisées imposent, pour une déformation maximale de 12%, une distance entre pattes du « U » de l’éprouvette d’environ 11 mm. Après la mise en forme, un retour élastique est constaté nécessitant alors la mise en compression du ressort pour retrouver l’espacement initial entre pattes de 11 mm ±0,5 mm. La variation de la longueur du ressort associée à la constante de raideur permet d’estimer la force appliquée sur chaque éprouvette. La formule utilisée est la suivante :

Le Tableau IV-1 présente la force appliquée sur les éprouvettes U-bend prélevées dans le plan TL et dans le plan TS. La comparaison des valeurs met en évidence un effet du moule sur la force appliquée puisque les valeurs mesurées sur les éprouvettes U-bend du moule A sont plus faibles que ceux des moules B et B’, pour un même état de déformation finale. En revanche, le traitement thermique ne semble pas avoir d’influence notable tout comme le plan de prélèvement (TS ou TL) et le type de chargement. En effet, l’éprouvette EP992 avec un trajet de chargement direct présente une force appliquée équivalente aux éprouvettes avec un trajet de chargement complexe (EP990 et EP991). Pour vérifier s’il existe une corrélation entre la force appliquée et le comportement en CSC, la Figure IV-1 représente le nombre d’amorces de fissures en surface estimé par des observations MEB en fonction de deux paramètres : la force appliquée aux éprouvettes U- bend et le pourcentage de joints de grains généraux perpendiculaires à la direction de sollicitation. Ce graphique confirme bien le fait que les éprouvettes prélevées dans le plan TL sont les plus sensibles à l’amorçage de fissures de CSC, comme cela a été étudié dans le Chapitre III. Ce résultat ne peut être expliqué par les pourcentages de joints de grains perpendiculaires à la direction de sollicitation puisqu’ils sont plus élevés pour les éprouvettes prélevées dans les plans TS. De plus, la corrélation de l’état de chargement des éprouvettes U-bend avec le nombre de fissures observées en surface ne permet pas de vérifier l’augmentation du nombre de fissures avec l’augmentation du chargement lors de la comparaison entre les moules. En effet, les éprouvettes U-bend issues du moule A, plus faiblement chargées en moyenne que celles des moules B et B’, ont présenté plus d’amorces de fissures de CSC. En revanche, la comparaison entre les éprouvettes U-bend d’un même moule confirme cette augmentation. Ces résultats montrent qu’il n’existe pas de corrélation entre la force appliquée sur l’éprouvette U-bend (calculée d’après la contraction des ressorts) et l’amorçage des fissures de CSC. Par conséquent, afin d’affiner l’étude de l’influence de la mécanique sur la CSC, nous allons nous intéresser à l’étude du chargement à l’échelle locale, c’est-à-dire à l’échelle de la microstructure.