Influence d'un recuit de ferritisation sur la microstructure et les mécanismes de fissuration en sollicitation monotone et cyclique de la fonte à graphite sphéroïdal perlito-ferritique
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The consequences of a ferritization heat treatment on the microstructure and on the fracture properties (elasto-plastic fracture toughness and high-cycle fatigue) of perlito-ferritic spheroidal graphite cast iron have been investigated. The evolution of the matrix and of the nodule-matrix interface during nodule's dissolution were characterized by means of both scanning and transmission electron microscopy. It was found that the graphite dissolution occurred mainly at crystalline defects. This produced matrix intrusions which were globulized by a surface diffusion phenomenon, leading to an incorporation of matrix particles into the grapite. These particles were found in a previous study to lead to a weakening of the nodule-matrix interface. The matrix study showed the presence of a fine precipitation. The fracture toughness was found to depend mainly on the pearlite fraction in the matrix. The lifetime in fatigue was dependent on the yield stress and on a grain boundary stop phenomenon. The ferritic particles had no or little effect on both fracture toughness and fatigue resistance, the precipitation having an influence on the fatigue resistance by its probable effect on the yield stress.
Abstract FR:
L'effet d'un recuit de ferritisation sur les propriétés de rupture de la fonte à graphite sphéroïdal perlito-ferritique n'était pas compris avec précision. Notre but était donc d'une part de caractériser les changements de microstructure se produisant dans la fonte lors du recuit, et d'autre part de caractériser les propriétés de fissuration en sollicitation monotone et cyclique (ténacité en mécanique élasto-plastique de la rupture et fatigue à grand nombre de cycles) avant et après recuit, en vue d'expliquer les modifications de mécanismes de fissuration par les changements microstructuraux observés. Des travaux antérieurs avaient montré l'apparition de particules circonférentielles de ferrite à l'intérieur du sphéroïde après recuit, ces particules ayant un effet endommageant sur l'interface nodule-matrice. Nous avons montré que la formation de ces particules résulte de la dissolution préférentielle du sphéroïde au niveau de défauts cristallins, puis par une globulisation par minimisation d'énergie d'interface des intrusions de matrice ainsi formées. Nous avons également mis en évidence dans la matrice l'existence d'une précipitation fine, probablement de type carbures ɛ, susceptible de conduire à un durcissement de la matrice. Les essais de ténacité ont montré que JIC augmentait après recuit, principalement du fait de la dissolution de la perlite. L'étude en fatigue à grand nombre de cycles a montré une influence importante de la limite d'élasticité sur la durée de vie, ainsi qu'un mécanisme de blocage des microfissures aux joints de grains. Pour ces deux types de sollicitations, les particules circonférentielles n'avaient pas d'effet mesurable, la précipitation influençant la tenue en fatigue par son effet probable sur la limite d'élasticité du matériau.