Optimisation des cycles thermiques appliqués aux fontes G. S. Ferritiques vis à vis des propriétés de fatigue

par Jérôme Adrien

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Catherine Verdu.


  • Résumé

    Les fontes à graphite sphéroi͏̈dal ferritiques sont employées pour la réalisation de pièces qui requièrent une ductilité et une ténacité élevées ainsi qu'une bonne résistance à la fatigue à grand nombre de cycles. Les recuits de ferritisation qui permettent l'obtention d'une matrice entièrement ferritique favorisent une ténacité et une ductilité élevée mais ne permettent pas d'améliorer la résistance à la fatigue, une baisse de celle-ci étant même observée dans certains cas. Notre but était donc d'optimiser ces traitements thermiques afin d'obtenir un meilleur compromis entre ténacité et durée de vie en fatigue. Pour atteindre cet objectif, une étude du comportement en fatigue de fontes à l'état brut de coulée et traitées thermiquement a été réalisée. La comparaison des durées de vie ainsi que des mécanismes de fissuration de ces états métallurgiques, nous a permis d'évaluer l'influence de différents paramètres (caractéristiques des sites d'amorçage, propriétés de la matrice) et nous a amené à proposer deux voies d'optimisation de la microstructure de la fonte G. S. . La première consiste à améliorer la résistance à l'amorçage et à la propagation des fissures en favorisant une limite d'élasticité élevée de la ferrite. L'étude de cette solution d'optimisation montre qu'il est difficile, par l'intermédiaire de simples cycles thermiques, d'augmenter cette propriété qui dépend de la teneur du carbone en solution dans la ferrite. La seconde consiste à associer à la ferrite, un composé plus résistant situé dans les zones où s'amorcent les microfissures. L'étude de traitements thermiques favorisant la formation d'une matrice composée de ferrite et de bainite a donné des résultats encourageants. La présence de bainite localisée près des sphéroi͏̈des de graphite et des zones de porosités permet d'accroître la résistance à l'amorçage des fissures. Ceci engendre une amélioration sensible des durées de vie en fatigue de la fonte G. S. Sans pour autant fragiliser le matériau.

  • Titre traduit

    = Optimisation of fatigue properties in ferritic spheroidal graphite cast iron using novel heat treatments


  • Résumé

    Ferritic spheroidal graphite cast irons are used for mechanical parts requiring high ductility and toughness as well as good high cycle fatigue properties. The aim of this work is the optimisation of the fatigue properties by developing novel heat treatments. A study of the fatigue behaviour shows the influence of different microstructural parameters. Two ways of optimisation are proposed, based on this study. Both solutions consist in the increase of the fatigue crack initiation and / or propagation strength. Firstly, the ferrite yield strength could be increased and in a second hand a dual-phase matrix (ferrite + another constituent with high yield strength) could be obtained which gives better results. The presence of bainite around the spheroid of graphite and the porosity leads to better crack initiation strength and thereby to better high cycle fatigue strength.

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Informations

  • Détails : 195 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-195

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2735)
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