Micro-pillar compression tests to characterize the mechanical behavior of a nanocrystalline layer induced by SMAT in a 316L stainless steel

Compression de micro-piliers pour caractériser le comportement mécanique de la couche nanocristalline induite par SMAT dans un acier inoxydable 316L

¹ ICD, LASMIS, University of Technology of Troyes (UTT), UMR 6281, CNRS – , Troyes, France
delphine.retraint@utt.fr
² LMGC, Université Montpellier II, UMR 5508, CNRS – , Montpellier, France

Received: 15 February 2015
Accepted: 7 May 2015

Abstract

Micro-pillar compression tests were used to study the mechanical behavior of a stainless steel treated by SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment), particularly the induced nanocrystalline surface layer. Micro-pillars were first machined using a Focused Ion Beam (FIB) on the cross-section of the SMATed specimen. They were then deformed with a flat head mounted on a nanoindenter. Stress-strain curves were obtained for various micro-pillars machined at different distances from the SMATed surface. Deformed micro-pillars after compression tests were examined using FEG SEM to analyze deformation mechanisms. According to the obtained stress-strain curves, the mechanical strength of the stainless steel is significantly improved after SMAT, and the deformation mechanisms of the material appear to be different according to the distance from the treated surface.

Résumé

La technique de compression de micro-piliers a été utilisée pour étudier le comportement mécanique d’un acier inoxydable traité par le procédé SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment), notamment pour la couche superficielle nanocristalline induite. Des micro-piliers usinés par FIB (faisceau d’ions focalisé) ont été déformés en compression à l’aide d’un poinçon plat monté sur un nano-indenteur. Des courbes contrainte-déformation ont pu ainsi être obtenues pour les différents micro-piliers préparés dans des zones à différentes distances par rapport à la surface traitée. Les micro-piliers ont été examinés après compression à l’aide d’un MEB FEG afin d’analyser les mécanismes de déformation mis en jeu. Selon les courbes de compression obtenues, la résistance mécanique est nettement augmentée après SMAT et les mécanismes de déformation mis en jeu semblent différer en fonction de la distance par rapport à la surface traitée.