Effet d’une couche superficielle nanostructurée sur les propriétés mécaniques de pièces métalliques

Effect of a superficial nanostructured layer on the mechanical properties of metallic parts

ICD/LASMIS, CNRS UMR 6279, Université de Technologie de Troyes, 10000 Troyes, France
e-mail: delphine.retraint@utt.fr

Reçu : 23 Novembre 2010
Accepté : 5 Janvier 2011

Résumé

Le procédé SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) est un traitement de déformation plastique sévère dérivé du grenaillage. Il permet de générer une couche nanocristalline à la surface de pièces métalliques traitées tout en conservant, à cœur, la microstructure de départ constituée de grains de taille micrométrique. D’un point de vue mécanique, ce traitement permet d’augmenter la limite d’élasticité, la contrainte à rupture ainsi que la durée de vie en fatigue des pièces SMATées. Ces améliorations peuvent être attribuées à la modification de la rugosité, de la dureté superficielle et à la génération de contraintes résiduelles de compression de surface générées par le traitement. Par ailleurs, le SMAT peut être couplé au procédé de co-laminage pour générer des structures composites multicouches nanostructurées aux propriétés mécaniques encore plus élevées.

Abstract

Surface Mechanical Attrition Treatment (SMAT) is a severe plastic deformation process derived from shot peening. It induces a grain refinement down to the nanometer scale in the top surface of the treated metallic specimens, whereas the average grain size of the bulk of the sample remains in the micrometer range. From a mechanical point of view, this treatment leads to a considerable enhancement of the yield strength, the ultimate strength and the fatigue life of the SMA-treated materials. These improvements can be explained by the modification of the roughness, the superficial hardness and the generation of compressive residual stresses below the surface induced by the process. Besides, SMAT can be coupled to co-rolling to generate nanostructured multilayer composite structures with even more enhanced mechanical properties.