Stress distribution in the 16MND5 bainitic steel. Experimental analysis and polycrystalline modeling

La nature biphasée de l’acier bainitique 16MND5 (ferrite/cémentite) fait de la Diffraction des Rayons X (DRX) l’outil privilégié pour déterminer les états de contrainte dans la phase ferritique (méthode des sin2 ψ). Couplés aux observations réalisées lors d’essais de traction (surface des éprouvettes et faciès de rupture), ces derniers ont permis d’établir des critères décrivant le comportement et l’endommagement dumatériau à l’échelle cristallographique, aux points bas de la transition fragile-ductile ainsi qu’aux basses températures [−196 ◦C;−60 ◦C]. Au cours du chargement, l’endommagement est observé au Microscope Electronique à Balayage, tandis que les contraintes internes sont déterminées par DRX : l’état de contrainte dans la ferrite est inférieur à celui de la bainite (contrainte macroscopique), l’écart n’excédant pas 150 MPa. Un modèle polycristallin à plusieurs échelles est développé parallèlement aux mesures expérimentales : une formulation de type Mori–Tanaka est utilisée pour décrire le comportement élastoplastique d’un monocristal ferritique renforcé par des précipités de cémentite, le passage au polycristal étant réalisé par une approche autocohérente. La modélisation développée prend en compte l’influence de la température sur les états de contrainte dans chaque phase et inclut un critère de clivage (valeur critique de la contraite normale aux plans {100}), qui traduit l’endommagement du matériau : elle permet ainsi de prédire le comportement réel de l’acier 16MND5 en fonction de la température, et de prendre en compte le mode de rupture qui est fragile à partir de −120 ◦C. En outre, il est également possible de calculerles déformations des plans diffractants εϕψ, qui peuvent être comparées à celles mesurées par DRX : cela permet d’évaluer les déformations par orientation cristallographique.; International audience; La nature biphasée de l’acier bainitique 16MND5 (ferrite/cémentite) fait de la Diffraction des Rayons X (DRX) l’outil privilégié pour déterminer les états de contrainte dans la phase ferritique (méthode des sin2 ψ). Couplés aux observations réalisées lors d’essais de traction (surface des éprouvettes et faciès de rupture), ces derniers ont permis d’établir des critères décrivant le comportement et l’endommagement dumatériau à l’échelle cristallographique, aux points bas de la transition fragile-ductile ainsi qu’aux basses températures [−196 ◦C;−60 ◦C]. Au cours du chargement, l’endommagement est observé au Microscope Electronique à Balayage, tandis que les contraintes internes sont déterminées par DRX : l’état de contrainte dans la ferrite est inférieur à celui de la bainite (contrainte macroscopique), l’écart n’excédant pas 150 MPa. Un modèle polycristallin à plusieurs échelles est développé parallèlement aux mesures expérimentales : une formulation de type Mori–Tanaka est utilisée pour décrire le comportement élastoplastique d’un monocristal ferritique renforcé par des précipités de cémentite, le passage au polycristal étant réalisé par une approche autocohérente. La modélisation développée prend en compte l’influence de la température sur les états de contrainte dans chaque phase et inclut un critère de clivage (valeur critique de la contraite normale aux plans {100}), qui traduit l’endommagement du matériau : elle permet ainsi de prédire le comportement réel de l’acier 16MND5 en fonction de la température, et de prendre en compte le mode de rupture qui est fragile à partir de −120 ◦C. En outre, il est également possible de calculerles déformations des plans diffractants εϕψ, qui peuvent être comparées à celles mesurées par DRX : cela permet d’évaluer les déformations par orientation cristallographique.