Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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François SAINT-ANTONIN : Docteur de l’École Nationale Supérieure des Mines de Paris ENSMP - Ingénieur de Recherche au Centre d’Études Nucléaires de Grenoble - Commissariat à l’Énergie Atomique
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Lire l’articleINTRODUCTION
La déformation d’un matériau induite pendant le maintien constant de la température et de la contrainte est appelée fluage. Cette déformation est de nature viscoplastique et dépendante du temps de maintien.
Bien que le fluage soit possible à toutes les températures au-dessus du zéro absolu, cette déformation est activée thermiquement, c’est-à-dire que de faibles variations de température entraînent des variations importantes de la vitesse de déformation. Pour les alliages métalliques, le fluage n’intervient de façon importante qu’à des températures relativement élevées. Ainsi, le fluage est négligeable pour les alliages utilisés dans la réalisation de structures telles que les ponts ou les navires. Ce n’est pas le cas pour les cuves de centrales nucléaires devant fonctionner de nombreuses années à des températures supérieures à 400 oC. Le fluage peut être également important dans les parties chaudes des turbines à gaz et des turbomachines pour avions, où la température de certaines pièces atteint, actuellement, couramment 1 100 oC. Les comportements en fluage d’aciers type 316 L et d’alliages 800, pour les cuves de centrales nucléaires, ou des différents superalliages base nickel, pour les turbomachines d’avions, commencent à être bien cernés.
Le fluage doit être pris en considération dès que la température d’emploi est proche ou supérieure à 0,2 Tf (où Tf est la température de fusion de l’alliage considéré ) et /ou s’il existe des contraintes importantes. Ainsi, dans l’industrie du pétrole, le fluage peut ne pas être négligeable dans les unités de craquage où des températures et des contraintes très élevées peuvent être enregistrées.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1956 par André GUEUSSIER
- Version archivée 2 de déc. 1971 par André GUEUSSIER, Raoul HUET DE LA TOUR
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Extrapolations et prédictions du comportement en fluage à long terme4. Cas particulier du fluage des alliages à dispersoïdes
4.1 Effet des dispersoïdes sur la résistance au fluage
L’accroissement de la résistance au fluage peut être obtenu par la présence de la fine dispersion d’une deuxième phase dans une matrice : ces dispersoïdes sont des obstacles à la propagation des dislocations. La deuxième phase est composée par :
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des particules de céramique très fines, en général des oxydes d’une taille de 10 nm à quelques centaines de nanomètres ;
-
des précipités métalliques.
La vitesse de fluage est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à ce qu’elle serait sans les dispersoïdes. Elle dépend de la taille des particules et de la distance moyenne entre elles. La résistance au fluage est d’autant plus grande que la distance entre particules est faible.
Les mécanismes de fluage des superalliages base nickel sont très variés tant par la nature des dislocations que par leur mode de propagation dans l’alliage et leur mode de franchissement des obstacles. Ces mécanismes sont très sensibles aux effets de températures et de contraintes : c’est-à-dire qu’une variation peu importante d’un ou des deux paramètres précédents introduit des mécanismes de déformation différents. Cela est dû à la présence d’une seconde phase qui est de plus cohérente avec la matrice (c’est-à-dire que la différence de paramètre de maille entre la matrice et la seconde phase est très faible).
Néanmoins, les mécanismes d’interaction entre les dislocations et les particules peuvent être résumés de la façon suivante (figure 14) :
-
contournement pour tous les types de dispersoïdes ; les dislocations laissent, après leur passage, une boucle autour des particules (figure 14a ) qui peut s’annihiler par montée des dislocations ;
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cisaillement des dispersoïdes ; ce mécanisme est possible si les particules sont cohérentes avec la matrice comme pour les superalliages base nickel (figure 14b ).
Lors du fluage, ces précipités entraînent la création d’une sous-structure de dislocations avec, parfois, la présence de réseaux de dislocations à l’interface entre la matrice et les précipités.
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Cas particulier du fluage des alliages à dispersoïdes
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FROST (H.J.), ASHBY (M.F.) - Deformation-mechanism maps, The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics. - Pergamon Press Oxford (1982).
-
(2) - FREDHOLM (A.), STRADEL (J.L.) - High temperature alloys their exploitable potential. - MARRIOTT (J.B.), MERZ (M.), NIHOUL (J.) et WARD (J.) Elsevier Applied Science p. 9 (1987).
-
(3) - POIRIER (J.P.) - Plasticité à haute température des solides cristallins. - Eyrolles, Paris (1976).
-
(4) - KENNEDY (A.J.) - Processes of creep and fatigue in metals. - Oliver and Boyd LTD Edimbourg et Londres (1962).
-
(5) - EVANS (R.W.), WILSHIRE (B) - Creep of metals and alloys. - The Institute of Metals Londres (1985).
-
(6) - GAROFALO (F.) - Fundamentals of creep and creep rupture in metals (Déformation et rupture par fluage) - traduit par ANDRÉ (J.P.) Dunod Paris (1970).
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NORMES
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Produits en acier. Essai de fluage - NF A03-355 - Déc. 1985
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Forets à centrer pour centres sans chanfrein de protection. Type A. Indice de classement : E66-053. - NF ISO 866 - Janv. 2004
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Forets à centrer pour centres avec chanfrein de protection. Type B Indice de classement E66-054. - NF ISO 2540 - Janv. 2004
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Forets à centrer pour centres à profil curviligne. Type R. Indice de classement : E66-055. - NF ISO 2541 - Janv. 2004
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Plastiques. Détermination du comportement au fluage. Partie 1 : fluage en traction. Indice de classement : T51-103-1. - NF EN ISO 899-1 - Oct. 2003
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Plastiques. Détermination du comportement au fluage. Partie 2 : fluage en flexion par mise en charge en trois points. Indice de classement : T51-103-2. - NF EN ISO 899-2 - Oct. 2003
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