Genese des contraintes residuelles de nitruration. Etude experimentale et modelisation

par LAURENT BARRAILLIER

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Louis Castex.

Soutenue en 1992

à Paris. ENSAM .

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  • Résumé

    Le traitement thermochimique de nitruration des aciers conduit a l'augmentation de leur duree de vie en fatigue comme consequence de l'amelioration de la resistance a la fatigue du materiau due au durcissement superficiel et a la generation d'un champ de contraintes residuelles de compression. Il a ete possible d'effectuer un calcul original de la variation locale de volume a partir de la repartition des differents types de precipites qui ont ete determines en utilisant un calcul thermodynamique direct. A partir d'une modelisation utilisant un modele micromecanique, l'etude montre que les contraintes residuelles dans les differentes phases, presentes dans la couche nitruree, sont differentes des contraintes moyennes dans le materiau. Ce modele a ete confronte a l'experimentation qui a permis de determiner les contraintes dans la matrice en utilisant la diffraction des rayons x et les contraintes moyennes dans le materiau en employant la methode du trou incrementale. Parallelement, une analyse des profils de diffraction completee par une etude microscopique a permis de remarquer que les deformations plastiques residuelles dans la couche nitruree sont tres faibles et localisees autour des precipites et que la largeur integrale des pics de diffraction semble etre principalement une indication de la taille des domaines coherents de diffraction. Cette etude a ete completee par l'analyse de la relaxation des contraintes residuelles en fonction du temps et de la temperature. Le phenomene de relaxation correspond a la poursuite de la diffusion de l'azote et les contraintes sont stables thermiquement. Par ailleurs, l'application du modele dans le cas d'une plaque mince nitruree d'un seul cote a permis de confirmer que les contraintes dans la ferrite ne sont pas egales aux contraintes moyennes. Ce type d'eprouvette peut constituer un moyen de controle industriel en donnant une indication sur l'intensite de nitruration (depot de brevet en cours)


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