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Effet d'un enrichissement en nickel sur la stabilité mécanique de l'austénite de réversion lorsque soumise à de la fatigue oligocyclique

Godin, Stéphane (2014). Effet d'un enrichissement en nickel sur la stabilité mécanique de l'austénite de réversion lorsque soumise à de la fatigue oligocyclique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’effet d’un enrichissement en nickel sur la stabilité mécanique de l’austénite de réversion contenue dans des aciers inoxydables martensitiques doux de type 13%Cr-4%Ni et 13%Cr-6%Ni a été étudié. L’objectif principal de l’étude était d’examiner leur microstructure et de comparer le comportement dynamique de l’austénite de réversion.

Des revenus effectués à différentes températures ont montré que l’alliage à 6% Ni commençait à former de l’austénite à une température plus basse tout en permettant d’en former une plus grande quantité. Des analyses faites au MEB et au MET ont permis d’observer cette austénite et de déterminer sa composition chimique. Il a été observé qu’elle était plus riche en Ni que la martensite qui l’entoure. Cet enrichissement a augmenté avec la température de revenu et s’est fait au détriment d’un appauvrissement de la martensite avoisinante. L’étude a aussi montré que la composition chimique de l’austénite obtenue au pic (maximum) pour les deux alliages était similaire. Ceci porte à croire qu’un ajout en Ni permet de former plus d’austénite mais qui n’est pas nécessairement plus riche en Ni pour un même revenu. Les analyses ont aussi montré qu’elle était majoritairement lamellaire et qu’elle se situait autant à l’interface qu’à l’intérieur des lattes de martensite.

Les essais de fatigue oligocyclique ont montré que, pour une teneur en Ni nominale différente et pour un même taux d’austénite, l’austénite la plus stable mécaniquement a été celle de l’alliage à 6% Ni même si son austénite était plus pauvre en Ni. Ce comportement a été expliqué par une austénite plus fine et plus étroite. Pour une teneur en Ni nominale des alliages différente et pour un taux d’austénite différent, la plus stable mécaniquement a été celle de l’alliage à 4% Ni qui en contenait aussi moins. Il s’est avéré que son austénite de réversion était plus fine que celle de l’alliage à 6% Ni et que sa martensite avoisinante était aussi plus dure.

À priori, l’effet d’un enrichissement en Ni d’un alliage serait bénéfique du point de vue stabilité mécanique de l’austénite de réversion à condition de faire un revenu adéquat pour former une austénite fine contenue dans une martensite suffisamment dure pour créer un effet barrière qui retarde la transformation. Une austénite plus riche en Ni ne serait pas nécessairement plus stable mécaniquement. Le Ni pourrait participer, mais ne serait pas l’élément principal qui régit la stabilité mécanique de l’austénite de réversion.

Résumé traduit

The effect of nickel enrichment on the mechanical stability of the reversed austenite contained in martensitic stainless steels 13%Cr-4%Ni and 13%Cr-6%Ni was investigated. The main objective of the study was to observe their microstructure and to compare the dynamic behaviour of the reversed austenite.

Tempers made at different temperatures showed that the 6% Ni alloy began to form more austenite and at a lower temperature. SEM and TEM analysis were used to see the austenite and measure its chemical composition. It has been observed that it was richer in Ni than the surrounding martensite. This enrichment increased with tempering temperature and caused an impoverishment of the surrounding martensite. The study also showed that the chemical composition of the austenite formed at the peak (maximum) of both alloys was similar. For a same tempering, this suggests Ni can help to form more austenite but this austenite is not necessarily richer in Ni. The analysis also showed that the austenite was predominantly lamellar and located at the interface and/or inside the martensite laths.

Low cycle fatigue tests have shown that the austenite of the 6% Ni alloy was the most mechanically stable even if its Ni content was lower than the 4% Ni alloy austenite. This behaviour was explained by a thinner and narrower morphology of this phase. For a different content of Ni and different quantity of austenite, the most mechanically stable one was in the 4% Ni alloy. It turned out that its reversed austenite was thinner and its surrounding martensite was a bit harder than the 6% Ni alloy austenite.

The effect of Ni enrichment of an alloy would be beneficial regarding the mechanical stability if a suitable tempering is made. This tempering must form a thin lamellar austenite in a sufficiently hard martensite. More Ni in the austenite would not necessarily raise the mechanical stability. It could contribute but it seems that it is not be the main factor governing the mechanical stability of the reversed austenite.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique" Bibliographie : pages 85-90.
Mots-clés libres: Austénite Propriétés mécaniques. Austénite Microstructure. Nickel Alliages. Stabilisation (Métallurgie) Alliages Fatigue. Acier martensitique. fatigue, oligocyclique, acier inoxydable martensitique, stabilité mécanique, austénite de réversion, martensite
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de thèse
Bocher, Philippe
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de thèse
Thibault, Denis
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 07 mai 2014 16:30
Dernière modification: 07 mai 2014 16:30
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1305

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