Academic literature on the topic 'Acier austénitique – Détérioration'

Dans le cadre des recherches sur les réacteurs de 4ème génération, le CEA développe de nouvelles nuances d’aciers austénitiques qui seront utilisables, par exemple, pour le gainage de combustibles de réacteurs à neutrons rapides à caloporteur sodium (RNR-Na). Grâce à d’excellentes propriétés mécaniques et une bonne résistance à la corrosion, ils sont utilisables jusqu’à une centaine de dpa, même si leur durée de vie peut être limitée par le phénomène de gonflement sous irradiation. Le gonflement est dû à la formation de cavités dans le matériau suite à l’irradiation et peut provoquer des déformations géométriques et fragiliser les gaines de combustible. L’alliage de référence, développé grâce aux précédents travaux sur les RNR français, est un acier austénitique 15Cr/15Ni stabilisé au titane appelé AIM1. Ce travail porte sur l’étude et la compréhension des mécanismes menant à la formation des cavités sous irradiation pour contribuer au développement d’une nuance AIM2 plus résistante au gonflement. Différentes optimisations chimiques et microstructurales ont été étudiées en adoptant une démarche analytique. Trois alliages modèles ont permis d’étudier la double stabilisation titane et niobium et des microstructures modèles ont été définies pour mettre en évidence le rôle de paramètres microstructuraux influençant le gonflement (dislocations, solutés, nano-précipités). Des caractérisations par MEB, DRX et DNPA ont permis une meilleure compréhension des évolutions microstructurales des trois nuances et des microstructures modèles et aussi d’étudier leur capacité à former un fin réseau de nano-précipités. Des irradiations à très hautes doses aux ions Fe3+ (2MeV et 10MeV) pour provoquer la formation de cavités ont permis de mettre en avant le rôle prépondérant de la microstructure sur la résistance au gonflement. Une nouvelle méthodologie de l’étude du gonflement induit par l’irradiations aux ions a été proposée. Elle permet une étude statistique de la formation des cavités et repose sur l’utilisation de la microscopie à balayage. Les nouveaux détecteurs permettent en effet l’acquisition de clichés haute définition pouvant contenir sur une même micrographie plusieurs milliers de cavités. Ces clichés sont ensuite analysés à l’aide d’un algorithme d’intelligence artificielle à apprentissage supervisé pour reconnaître automatiquement les cavités mais également différents objets présents dans la microstructure (précipités, joints de grain, etc). Un exemple d’étude de l’effet sur le gonflement du gradient de dommage d'irradiation, caractéristique des irradiations aux ions lourds, est présenté comme illustration de cette méthodologie appelée MEBIA. Des calculs par dynamique d’amas ont permis de simuler l’impact des nano-précipités et la densité initiale de dislocations sur le gonflement. Ces résultats ont inspiré la création de nouvelles microstructures qui ont été irradiées et ont commencées à être caractérisées. Ce travail devra être poursuivi pour valider la pertinence des microstructures optimisées. L’ensemble des résultats présentés dans ce manuscrit illustre les difficultés rencontrées pour étudier les microstructures des aciers austénitiques irradiés à très forte dose mais il montre que des approches nouvelles peuvent aussi être mises en place pour faciliter ce travail
In the framework on 4th generation reactors, the CEA is developing new grades of austenitic steels that will be usable, for example, for the cladding of fuels for sodium-cooling fast neutron reactors (RNR-Na). Thanks to their excellent mechanical properties and good corrosion resistance, they can be used up to 100 dpa, although their service life may be limited by the phenomenon of swelling under irradiation. Swelling is due to the formation of cavities in the material following irradiation and can cause geometric deformations and weaken the fuel claddings. The reference alloy, developed thanks to previous R&D on French RNRs, is an austenitic 15Cr/15Ni titanium stabilized steel called AIM1. This work focuses on studying and understanding the mechanisms leading to the formation of cavities under irradiation to contribute to the development of a more swell-resistant AIM2 grade. Different chemical and microstructural optimizations were investigated using an analytical approach. Three model alloys were used to study the double stabilization of titanium and niobium and several model microstructures were defined to highlight the role of microstructural parameters influencing swelling (dislocations, solutes, nanoprecipitates). Characterizations by SEM, DRX and DNPA have allowed a better understanding of the microstructural evolutions of the three grades, model microstructures and also to study their ability to form a fine network of nanoprecipitates. Very high-dose irradiations with Fe3+ ions (2MeV and 10MeV) to induce the formation of cavities have highlighted the major role of microstructure on swelling resistance. A new methodology for the study of swelling induced by ion irradiation has been proposed. It allows a statistical study of cavity formation and is based on the use of scanning microscopy. Indeed, the new detectors can acquire high definition images that can contain several thousand cavities on the same micrograph. These images are then analyzed using a supervised learning artificial intelligence algorithm to automatically recognize the cavities but as well as different objects present in the microstructure (precipitates, grain joints, etc.). An example of a study of the effect on the swelling of the irradiation damage gradient, characteristic of heavy ion irradiation, is presented as an illustration of this methodology called MEBIA. Cluster dynamic calculations simulated the impact of nanoprecipitates and the initial density of dislocations on swelling. These results inspired the creation of new microstructures that were irradiated and began to be characterized. This work will have to be continued to validate the relevance of optimized microstructures. Results presented in this manuscript illustrate the difficulties encountered in studying the microstructures of austenitic steels irradiated at very high doses, but it shows that new approaches can also be put in place to facilitate this work

La ferrite des aciers inoxydables austéno-ferritiques se décompose selon un mode spinodal en deux solutions solides isomorphes, l'une riche en fer () et l'autre riche en chrome () pour des températures atteignant 400°C. Cette décomposition est parfois accompagnée par une précipitation homogène d'une phase intermétallique (phase g). Dans ce travail, nous étudions l'influence des paramètres d'élaboration de l'acier, et plus particulièrement celle de la vitesse de trempe, sur l'évolution microstructurale au vieillissement du matériau. Ces évolutions microstructurales se produisant dans la ferrite à très fine échelle, la sonde atomique et la spectrométrie Mössbauer ont été les outils privilégiés de cette étude. L'analyse des états de réception a montré que le niveau de décomposition de la solution solide ferritique était directement corrélé à l'efficacité de la trempe. Les écarts initiaux de démixtion se trouvent ensuite répercutés sur l'évolution ultérieure du matériau au cours des traitements thermiques. Plus la vitesse de trempe est importante, moins l'état initial est décomposé et plus l'évolution ultérieure au vieillissement est retardée. L'étude des tout premiers stades de vieillissement a révélé l'existence d'une réversion de la démixtion qui se traduit par une amélioration des propriétés mécaniques de l'acier. Nous expliquons cette réversion par la disparition de germes de la phase formés lors du passage de l'acier, durant la trempe, dans le domaine de germination-croissance du diagramme de phases. Ces germes se dissolvent aux températures de traitement thermique (300-400°C) qui placent l'acier dans le domaine de décomposition spinodale. La dissolution des germes fait place à des fluctuations locales de la concentration du chrome, qui servent de tremplin à l'amorce de la décomposition spinodale. Selon l'efficacité de la trempe, le nombre de germes formés sera plus ou moins important, et donc l'amorce de la décomposition spinodale sera plus ou moins rapide expliquant ainsi les décalages de cinétiques observés.

Les aciers inoxydables austénitiques sont utilisés dans de nombreuses applications. L'alliage 310S possède des teneurs en chrome et en nickel particulièrement élevées qui lui confèrent une excellente résistance pour les utilisations à hautes températures. Néanmoins, pour des applications combinant cyclage thermique et chargement mécanique, la prédiction de la durée de vie des pièces est délicate. En effet, si de nombreuses données sont disponibles dans la littérature concernant le vieillissement et le fluage isotherme des aciers austénitiques, celles dédiées aux sollicitations couplées sont très rares et s’avèrent insuffisantes pour rendre compte des phénomènes macroscopiques observés industriellement. Une étude a donc été menée pour comprendre les mécanismes mis en jeu. Le vieillissement d’un acier 310S a été exploré pour plusieurs cycles thermiques à 870°C. Les microstructures obtenues ont été caractérisées par différents moyens expérimentaux. L’effet critique du cyclage thermique sur la germination et la croissance des précipités a été quantifié mettant en évidence une accélération de la germination de la phase sigma. D’autre part, des essais mécaniques à 20, 650, 780 et 870°C ont été réalisés sur une large plage de contraintes. Les résultats confirment la forte influence de la modification de la microstructure sur les propriétés élastiques et sur celles en fluage. L’augmentation conjointe du module d’Young, de la limite à rupture et des vitesses de fluage a été observée. La prédiction de la durée de vie de composants subissant des cyclages thermomécaniques doit donc tenir compte de l’évolution de la microstructure. Ces travaux aboutissent donc à une double modélisation qui permet, d’une part, de décrire la cinétique de transformation de phase et, d’autre part, de prédire les vitesses de fluage de l’acier 310S, en isotherme comme en cyclage thermomécanique, dans des conditions représentatives des conditions de service des pièces industrielles
Austenitic stainless steels are widely used in industrial applications. 310S stainless steel has high chromium and nickel contents, providing a competitive mechanical behavior for high temperature utilizations. Nevertheless, lifetime prediction is difficult to assess under coupled mechanical and thermal solicitations. Many data are available on aging and isothermal creep of austenitic stainless steels, but few consider the coupled effect of multiple solicitations. These data are insufficient to explain industrial macroscopic observations. The aim of this study was thus to explore the involved mechanisms in such a case. 310S stainless steel aging was investigated under various thermal cycling solicitations at 870°C. The obtained microstructures were characterized by numerous experimental means. The effect of thermal cycling on nucleation and growth of sigma phase precipitates was quantified. The results of the present work revealed enhanced sigma phase nucleation in these non-isothermal conditions. In addition, mechanical tests were carried out at 20, 650, 780 and 870°C under a large range of stresses. The results highlight a noticeable influence of microstructural evolution on elastic and creep properties of this alloy. Simultaneous increases of Young modulus, rupture stress and creep rates were evidenced. It was thus evidenced that lifetime prediction of components under thermomechanical cycling must take into account the microstructure change during lifetime. Finally, two models were proposed in order to assess microstructural changes and creep behavior that apply to isothermal and thermomechanical cycling conditions mimicking in service conditions of industrial components

Le dimensionnement en fatigue des composants nucléaires est un sujet important pour la sureté d’exploitation et pour la prolongation de licences d’exploitation. Dans la méthode de dimensionnement, l’influence de plusieurs facteurs (état de surface, contrainte moyenne, etc.)sur la tenue en fatigue est prise en compte. Cependant, actuellement, les effets de l’environnement « eau primaire REP », ainsi que son interaction avec d’autres facteurs d’influence n’ont pas été complètement éclaircis.Ainsi, ce travail a pour objectif de développer la connaissance de l’impact de ces différents paramètres sur la cinétique et les mécanismes d'endommagement en fatigue de l’acier inoxydable austénitique 304L, qui est largement utilisé pour fabriquer les tuyauteries de refroidissement du circuit primaire des REP. Trois paramètres sont investigués dans cette étude: l’environnement (air à 300°C/eau primaire REP), la contrainte moyenne (0 MPa/20 MPa/50MPa), et l’état de surface (état brut d’usinage/état dégradé par taraudage).Pour ce faire, une campagne d’essais menés jusqu’à rupture et interrompus à un certain nombre de cycles puis post-fissurés est exécuté. Pour investiguer la cinétique de l’amorçage et de la propagation de fissure dans les conditions étudiées, deux approches sont considérées :l’établissement des lois macroscopiques phénoménologiques de fissuration, basées sur les mesures de profondeur de fissure dans les essais menés jusqu’à rupture et interrompus ;l’établissement des lois microscopiques, basées sur la mesure des espaces interstrie dans les éprouvettes menées à rupture. Pour comprendre la modification de la cinétique de fissuration constatée sous différentes conditions, des analyses des micro-mécanismes de fissuration sont effectuées à travers des observations MEB, EBSD et MET.Les essais à amplitude de déformation imposée menés révèlent une chute de la durée de vie en milieu eau primaire REP, quels que soient les états de surface et le niveau de la contrainte moyenne imposée. Cette réduction de durée de vie est attribuée à l’accélération de la phase d’amorçage et de propagation de fissure. Par rapport aux essais effectués sous air, la fissuration en milieu REP présente un aspect plus « fragile », en termes de la localisation et de la réduction de plasticité autour de fissure, ainsi d’un chemin de fissuration plus cristallographique.L’application d’une contrainte moyenne sous une amplitude de déformation donnée réduit également la durée de vie en air, du fait de l’accélération de l’amorçage de fissure et de la propagation de fissure. Cet effet néfaste se traduit par une fissuration rapide et de nature plus ductile en présence d’une contrainte moyenne. Néanmoins, en milieu REP, peu d’influence liée à l’application de la contrainte moyenne a été constatée sur la cinétique de propagation de fissure. La réduction de durée de vie en présence d’une contrainte moyenne en milieu REP est principalement liée à l’accélération de l’amorçage de fissure.L’influence néfaste de l’état de surface sur la durée de vie est mise en évidence en air et en milieu REP, avec ou sans contrainte moyenne. La cinétique de propagation de fissure en milieu REP montre de nouveau, une indifférence à l’état de surface
The fatigue life estimation of nuclear components is an important subject for the operation license extension of nuclear power plants. In the current codifications, the influence of several factors (surface finish, mean stress, etc.) is taken into account to estimate the fatigue life. However, the effect of pressurized water reactor (PWR) primary water, as well as its interaction with other as-mentioned factors, have not been unambiguously demonstrated.Thus, this work aims to develop further knowledge of the impact of these different parameters on the kinetics and fatigue damage mechanisms of austenitic stainless steel 304L which are widely used for the cooling pipes of the primary circuit in PWR. Three parameters are investigated: the environment (air at 300 ° C/PWR primary water), the mean stress (0 MPa/20MPa/50 MPa), and the surface finish (as-received state/degraded state).Strain amplitude-controlled fatigue tests were carried out. To investigate the kinetics of crack initiation and propagation, two approaches are considered: the establishment of phenomenological macroscopic cracking laws, based on crack depth measurements in until failure fatigue tests and in stopped fatigue tests; the establishment of microscopic laws, based on measurement of the fatigue striation spaces of specimens tested to failure. To understand themodification of the cracking kinetics observed under different conditions, micro cracking mechanisms were discussed, based on the SEM, EBSD and TEM characterization.The fatigue tests reveal a decrease of fatigue life in PWR primary water, independent of the surface finish and the applied mean stress. This is attributed to the acceleration of the initiation phase of crack propagation. Compared to the cracking in air, the cracking in PWR water presents an aspect more "fragile", in terms of plasticity localization and reduction around the crack, as well as a more crystallographic cracking path. Applying a mean stress under a given strain amplitude reduces fatigue life in air, due to accelerated crack initiation and crack propagation. This detrimental effect is related to ductile and rapid cracking in the presence of mean stress. However, in PWR water, the application of the mean stress shows a minor influence on the fatigue crack propagation rate. The reduction of fatigue life due to the presence of mean stress in PWR water is mainly caused by the accelerated crack initiation.The harmful influence of the surface finish on fatigue life is observed, independent of the environment and mean stress. The crack propagation rate in PWR water again shows little sensitivity to the surface finish

On présente un système d'indentation instrumentée dont l'originalité est la mesure différentielle de la pénétration permettant de compenser l'essentiel de la complaisance aux niveaux du bâti et de l'échantillon. Un effort particulier sur la tête de mesure a abouti à une amélioration sensible en matière de stabilité de mesure. Un autre aspect important est la précision de positionnement de l'indenter. On discute en détail les aspects métrologiques de ce type de système (étalonnage, correction du défaut de pointe etc. ) indispensables à une mesure fiable de la micro-dureté et la réponse élastique au niveau du grain. On montre notamment que cette technique est nettement moins sensible à l'anisotropie dans l'orientation cristallographique des différents grains que des systèmes classiques impliquant la mesure optique de la diagonale de l'empreinte. Ce dispositif sert à l'étude du vieillissement des aciers austéno-ferritiques, connus pour leurs bonnes propriétés en fonctionnement à haute température en environnement corrosif. On présente d'abord les mécanismes microstructuraux de démixtion et de précipitation fragilisantes qui se produisent uniquement dans les grains ferritiques et on montre l'analogie dans la cinétique de perte de résilience et l'accroissement de la dureté de la seule phase ferritique. On montre alors la parfaite adéquation de l'indentation instrumentée comme microsonde mécanique pour mettre en évidence ce durcissement de grains isolés de ferrite dans un alliage austéno-ferritique spécifique. En simulation par éléments finis, on valide le contact bille-plan en régime élastique et on définit les bases nécessaires à l'évaluation, en régime élastoplastique, de la taille critique d'indentation sans qu'il y ait de perturbation par la phase austénitique environnante.

Les aciers austéno-ferritiques utilisés dans la conception de diverses pièces moulées (valves, corps de pompe, etc.) du circuit primaire principal des centrales nucléaires de 2ème génération présentent une évolution de leurs propriétés mécaniques aux températures de service comprises entre 285 °C et 325 °C. Ces alliages biphasés, qui combinent la ferrite et l’austénite, vont présenter un durcissement microstructural qui se produit au sein de la ferrite. Ce durcissement est lié à deux transformations de phases comprenant, d’une part, la décomposition spinodale en une phase α riche en Fe et une phase α’ riche en Cr, et d’autre part, la formation de phase G riche en éléments d’alliage Ni, Si, Mn, Mo. Alors que les aciers austéno ferritiques contenant du Mo présentent un durcissement plus important que les aciers sans Mo, l’observation d’un acier purement ferritique contenant du Mo présentait, au contraire, un durcissement moins important en raison de l'absence de précipitation de la phase G. Cette étude avait pour objectif de comprendre l’influence de l’austénite sur le vieillissement de la ferrite, qui était l’hypothèse principale avancée, pour expliquer la raison du durcissement moins important de l’acier purement ferritique. Pour parvenir à confronter cette hypothèse, l’utilisation d’une méthode électrochimique a permis la dissolution sélective de l’austénite pour obtenir une ferrite sans austénite, de même composition, morphologie et histoire thermo-mécanique que la ferrite avec austénite. L’étude par sonde atomique tomographique de l’évolution microstructurale de ces deux ferrites, ainsi que celle d’un acier purement ferritique pour une condition de vieillissement de 1 000 h à 400 °C, a permis l’étude et la compréhension des points suivant :- Les résultats ont montré que la présence d'austénite induit des contraintes résiduelles de compression sur la ferrite, qui ne sont pas la cause du vieillissement plus rapide des aciers austéno-ferritiques, puisqu’aucune différence significative de microstructure n’était observable entre les ferrites avec et sans austénite.- La caractérisation de l’effet du gradient de composition Cr/Ni à proximité des interfaces α/γ sur l’évolution microstructurale de la ferrite a été réalisée. L’évolution des concentrations en Cr et Ni vers les interfaces α/γ n’impacte pas la décomposition spinodale mais affecte la formation de la phase G, avec comme principal effet une forte diminution de la densité de nanoparticules vers les interfaces α/γ.- Les contraintes résiduelles étant hors de cause, l’hypothèse d’un effet de la composition chimique a été envisagé. Ainsi, les résultats ont montré que la densité numérique des particules de phase G est fortement corrélée à la concentration en impuretés de la ferrite. L’absence d’impuretés dans l’alliage ferritique semble expliquer l’absence de nanoparticules de phase G aux interdomaines α/α’ et donc le vieillissement moindre de l'alliage ferritique
Austeno-ferritic steels used in the design of various cast components (valves, pump bodies, etc.) in the primary circuit of second-generation nuclear power plants exhibit changes in their mechanical properties at service temperatures between 285°C and 325°C. These two-phase alloys, which combine ferrite and austenite, exhibit a microstructural hardening that occurs within the ferrite. This hardening is associated with two phase transformations, including, firstly, spinodal decomposition into an α phase rich in Fe and an α' phase rich in Cr, and secondly, the formation of a G phase rich in alloying elements Ni, Si, Mn, Mo. While austeno-ferritic steels containing Mo present a greater hardening than steels without Mo, the observation of a purely ferritic steel containing Mo, on the contrary, showed less hardening due to the absence of G phase precipitation. The aim of this study was to understand the influence of austenite on the aging of ferrite, which was the main hypothesis put forward to explain the reason for the lesser hardening of purely ferritic steel. To confront this hypothesis, the use of an electrochemical method allowed for the selective dissolution of austenite to obtain austenite-free ferrite, with the same composition, morphology, and thermo-mechanical history as the ferrite with austenite. The study by atom probe tomography of the microstructural evolution of these two ferrites, as well as that of a purely ferritic steel under aging conditions of 1,000 hours at 400°C, allowed for the investigation and understanding of the following points:- The results showed that the presence of austenite induces residual compressive stresses on the ferrite, which are not the cause of the enhanced aging of austeno-ferritic steels, as no significant difference in microstructure was observable between ferrites with and without austenite.- The characterization of the effect of the Cr/Ni composition gradient near the α/γ interfaces on the microstructural evolution of ferrite was conducted. The evolution of Cr and Ni concentrations towards the α/γ interfaces does not impact the spinodal decomposition but affects the formation of the G phase, with the main effect being a significant decrease in nanoparticle density towards the α/γ interfaces.- As residual stresses are not the cause of the difference in aging between purely ferritic and austeno-ferritic steels, the hypothesis of a chemical composition effect was considered. The results showed that the number density of G phase particles is strongly correlated with the impurity concentration in the ferrite. The absence of impurities in the ferritic alloy appears to explain the absence of G phase nanoparticles at the α/α’ interdomains and thus the lesser aging of the ferritic alloy

Comprendre l'origine de la fragilisation des aciers austéno-ferritiques utilisés dans les coudes moulés des circuits primaires des centrales nucléaires est une étape clé pour l'anticipation de leur vieillissement. Cette prédiction nécessite une caractérisation et une compréhension du mécanisme de transformation de phase à l'origine de ce constat : la décomposition de la ferrite. Ainsi, de façon duale, des ferrites d'aciers vieillis plus de 20 ans, sur site ou en laboratoire ainsi qu'à différentes températures, ont été analysées par sonde atomique tomographique et un travail de simulation de la décomposition de la ferrite d'alliages modèles Fe-Cr a été initié. Afin de valider les paramètres utilisés en simulation Monte Carlo, une étude expérimentale de la démixtion d'un alliage Fe–20 % at. Cr vieilli à 500°C a été réalisée. Cette étude expérimentale a montré qu'un régime de germination non classique (GNC) intervient dans cet alliage. La simulation de la décomposition de la ferrite dans le même alliage, vieilli à la même température, n'a pas révélé l'enrichissement progressif des précipités de phase α' caractéristique de la GNC. L'étude d'aciers vieillis plus de 20 ans a permis de confirmer que les aciers vieillis en laboratoire sont représentatifs de ceux vieillis sur site (pour T < 350°C), que la phase G (précipitation intermétallique à l'interface des phases α/α') n'influence pas la fragilisation de la ferrite et que la différence de traitement thermomécanique n'est pas déterminante quant à l'écart de décomposition observé dans ces aciers
Embrittlement study of duplex stainless steels is a very important in order to predict the lifetime of primary circuits of nuclear power plant. Ferrite steels aged over 20 years, on-site, in laboratory and at different temperatures was analyzed by tomographic probe atom to assess the trend of aging of these materials with very long times. A more prospective work was also carried out, the aim was to model the decomposition of ferrite from austenitic-ferritic steels. The simulation of the decomposition of these steels are very complex, we initiated preliminary work in modelling the Fe-Cr alloys, because the decomposition of Fe and Cr in these steels is the main cause of their fragility. To validate the parameters used in simulation, an experimental study of the decomposition of an alloy Fe-20% at. Cr aged at 500 ° C was performed. This experimental study has shown that a non-classical germination (NCG) is involved in this alloy. The performed simulations on the same alloy at the same temperature, did not reproduce the progressive enrichment of precipitated phase α' (characteristic of NCG). The study of steels, aged over 20 years, has confirmed that the steel aged in laboratory are representative to steel aged in site ( T <350 ° C). Moreover, it has been shown that the Gphase (intermetallic precipitation at the interface α/α' phases) does not influence the embrittlement of the ferrite and the difference of thermo-mechanical treatment is not determinant of the variance decomposition observed in these steels

Le travail s'intéresse aux effets de l'histoire de chargement sur le comportement et la durée de vie en fatigue de deux nuances (THYSSEN et CLI)d'un acier inoxydable austénitique 304L à la température ambiante. Les essais ont été réalisés en utilisant deux catégories d'éprouvettes. Les éprouvettes de la première catégorie (vierges) ont été soumises à des essais classiques de fatigue,alors que celles de la deuxième ont subi, avant les essais de fatigue, un pré-écrouissage monotone ou cyclique en déformation imposée. Les éprouvettes vierges manifestent un adoucissement cyclique suivi d'un durcissement cyclique alors que les éprouvettes pré-écrouies ne présentent qu'un durcissement cyclique. Les résultats montrent une grande influence du pré-écrouissage qui semble bénéfique en contrainte imposée, mais néfaste en déformation imposée,même en présence d'une contrainte moyenne de compression. Ces résultats sont discutés en termes d'évolution cyclique du module d'élasticité, des écrouissages isotropes et cinématiques, et de la densité d'énergie absorbées par cycle, dans différentes configurations : avec ou sans pré-écrouissage, en contrainte ou déformation imposées...

Le travail s’intéresse aux effets d’un pré-écrouissage cyclique axial ou en torsion sur le comportement cyclique et la durée de vie en fatigue sous sollicitation axiale à température ambiante d’un acier inoxydable austénitique 304L. Les essais cycliques séquentiels à amplitude de déformation croissante ou décroissante montrent que la courbe cyclique du 304L est non-unique. Cette caractéristique est liée à la persistance de l’état microstructural généré pendant les cycles d’amplitude de déformation maximale de la première séquence. En augmentant le nombre des séquences, l’acier 304L montre une tendance vers une courbe cyclique asymptotique, l’écrouissage semble se stabiliser. Des essais de fatigue sous chargement axial ont été réalisés sur des éprouvettes vierges ou pré-écrouies en traction-compression ou en torsion. Les durées de vie ont été sensiblement réduites pour les éprouvettes pré-écrouies. Ce phénomène est lié à la formation de structures de dislocations denses héritées de la phase de pré-écrouissage. Cependant, l’augmentation de l’amplitude de déformation en fatigue réduit l’effet du pré-écrouissage
This study investigates the effects of loading history on the cyclic stress-strain curve and fatigue behavior of 304L stainless steel at room temperature. Tension-compression tests were performed ont the same specimen under controlled strain, using several loading sequences of increasing or decreasing amplitude. The results showed that fatigue life is significantly reduced by the previous loading history. A previously developed method for determining the effect of prehardening was evaluated. Microstructural analyses were also performed; the microstructures after preloading and their evolution during the fatigue cycles were characterized by TEM. The results of these analyses improve our understanding of the macroscopic properties of 304L stainless steel and can help us identify the causes of failure and lifetime reduction