Etude des propriétés microstructurales et mécaniques des aciers 16NiCrMo13 cémenté et 32CrMoV13 nitrure : application à la prévision de leur limite d'endurance en fatigue de roulement

par Hayat El Ghazal

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Alain Vincent.


  • Résumé

    Nous avons étudié les profils de propriétés microstructurales et mécaniques des aciers 16NiCrMo13 cémenté et 32CrMoV13 nitrure. L'acier cémenté présente une structure martensitique, alors que le matériau nitrure est à l'état ferritique durci par de très fins précipités dont les propriétés ont été étudiées au MET. Pour déterminer le profil de propriétés microplastiques, nous avons développé, à l'aide de simulation par éléments finis, une méthode originale d'identification de la loi d'écrouissage basée sur des essais de nano-indentation. L'étude de l'endommagement en fatigue de roulement en conditions élasto-hydrodynamiques, montre que celui-ci se développe au voisinage des carbures apparaissant au cours de la cémentation dans le 16NiCrMoV13 nitrure, l'endommagement n'apparaît que pour des pressions de contact très élevées. Il débute au sein de la zone la plus sollicitée en sous-couche, qui subit une évolution microstructurale en cours de fatigue. Enfin, nous avons calculé la borne inférieure de la limite d'endurance de ces matériaux, à partir des mécanismes d'endommagement observés. Cette détermination est basée sur la comparaison entre le profil de la scission de friction, contrôlant le mouvement des dislocations, et le profil de la cission de Tresca locale résultant de la pression de contact calculée en prenant en compte, dans le cas des aciers cémentés, la présence de carbures.

  • Titre traduit

    = Study of microstructural and mechanical properties of 16NiCrMo13 carburized and 32CrMoV13 nitrided steels : application to their endurance limit prediction under rolling fatigue


  • Résumé

    The microstructural and mechanical properties profiles of 16NICR. MOl3 carburized and 32CrMoV13 nitrided steels have been studied. The carburised steel exhibits a martensitic structure whereas the nitrided steel is ferritic and hardened by thin precipitates which properties have been studied by T. E. M. . To characterise microplasticity properties profiles, we have developed, by means of finite elements calculations, an original method to identify the work hardening law from nano-indentation tests. A study of rolling contact fatigue behaviour of these steels, under elasto-hydrodynamic conditions, shows that, for the carburised steel, damage starts from carbides formed during the carburizing process. For the nitrided steel, damage has only been observed for very high contact pressures. It devewps within the most stressed area under the surface, which undergoes a microstructural evolution during fatigue. Finally, we have calculated a wwer bound of the fatigue limit of these materials from damage mechanisms that have been observed. These calculations are based on the comparison between the friction limit profiles, controlling dislocations movements, and the Tresca shear stress profile resulting from contact pressure and taking into account the carbides influence in the case of carburised steels.

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Informations

  • Détails : 239 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 227-234

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2500)
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