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Stabilité de l'austénite résiduelle de l'acier inoxydable 415 soumis à la fatigue oligocyclique

Robichaud, Patrice (2007). Stabilité de l'austénite résiduelle de l'acier inoxydable 415 soumis à la fatigue oligocyclique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La stabilité de l'austénite résiduelle du 415 à température ambiante a été caractérisée sous différents tests de fatigue oligocyclique. Les paramètres variables étaient l'amplitude de déformation, le nombre de cycles ainsi que la stabilité de l'austénite. Des amplitudes de 1 et de 2% ont été sélectionnées. La variation de la stabilité de l'austénite a été possible en utilisant différents types de traitement thermique (simple ou double) tout en modifiant le temps de maintien ainsi que la température de revenu. Suite à ces traitements de revenu, il a été possible d'obtenir des échantillons possédant des pourcentages d'austénite résiduelle variant de 1,2 à 25%. Une méthode basée sur la perméabilité magnétique de l'échantillon a dû être développée afin de suivre en temps réel la transformation de l'austénite résiduelle pendant l'essai. Le pourcentage d'austénite résiduelle a donc été corrélé à la fréquence de résonance d'un circuit RLC résonant.

Titre traduit

415 stainless steel retained austenite stability under low cycle fatigue

Résumé anglais

Retained austenite stability of 415 was studied under different low cycle fatigue tests. The test parameters were strain, number of cycles and the retained austenite stability. Strain amplitudes of 1 and 2% were selected. Two heat treatments types (single and double), with different temperatures and times, were used in order to modify the retained austenite stability and quantity. Following these treatments, the retained austenite percentage obtained was found to be between 1.2 and 25%. For batches numbered 1 and 2, a curve of the retained austenite percentage as a function of the heat treatment temperature and time was obtained. A magnetic permeability based method was developed in order to follow the austenitic transformation during low cycle fatigue tests in real time. The retained austenite percentage was correlated with the resonance frequency of an oscillator developed for this study. Several calibrations and a thorough analysis of the principal factors affecting the system's inductance were done to correlate the resonant frequency with the retained austenite.

It was observed that whatever heat treatment was performed, the retained austenite stability was sufficiently unstable to transform under a 1% strain at ambient temperature. On the other hand, the transformation rate was highly affected by the strain amplitude. In all, 55 cycles were necessary to reach the retained austenite stabilization (Yres) at 2% of strain against 120 cycles at 1% of strain amplitude. The stabilizing value of austenite is different for the two strain amplitudes and is 2% Yres at 2% and 3% Yres at 1% of strain amplitude. Results indicate that the retained austenite stability is lower when the heat treatment temperature is high. Stability under low cycle fatigue does not improve with a high retained austenite percentage. The low cycle fatigue lifetime is not improved with retained austenite percentage as it is too unstable and that most of the transformation takes place before reaching the 20th cycle. Two samples with the same martensite volume fraction but with different austenite percentages (10.7 and 25%) showed similar lifetimes. According to these observations, the martensite behaviour appears to be the main parameter affecting the mechanical properties under low cycle fatigue.

It was found that the resonance frequency variation was due to the martensite state (dislocation density) and the retained austenite quantity. Several models were used to approximate the retained austenite percentage. One of the models showed an excellent precision of ± 0.3 % when compared to the experimental measurements. After proper corrections, the system's resonance frequency variation was approximately 1OHz/y%.

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." Bibliogr : f. [168]-171.
Mots-clés libres: 415, Acier, Austenite, Fatigue, Inoxydable, Modele, Oligocyclique, Stabilite, Residuel, Test, Thermique, Traitement
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Bocher, Philippe
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Thibault, Denis
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 12 avr. 2011 17:33
Dernière modification: 01 déc. 2016 02:16
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/600

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