Comportement plastique de l’acier inoxydable 316 l sous chargement cyclique

Plastic behaviour of a 316 L austenitic stainless steel under cyclic loading

Laboratoire de Métallurgie physique, Université Paris Sud LA CNRS, Greco « Grandes déformations Endommagement »

Résumé

Dans le présent travail, nous exposons l’application d’un modèle auto-équilibré de type Kroner associé à la loi de comportement monocristallin de Zarka, fondée sur la théorie physique des dislocations, à la prévision du comportement cyclique à 500° C d’un acier inoxydable 316 L dont nous avons, dans l’étude microscopique associée, analysé les modifications microstructurales en cours de déformations cycliques à chaud.

Ce modèle nous a permis, en outre, de prévoir les relations de comportement de ce matériau en traction et en compression monotones à 20° C, ainsi que les rotations du réseau cristallin (textures cristallographiques). Jusqu’à présent, seul le modèle de Taylor [1-4] a été largement utilisé pour décrire le comportement plastique des polycris- taux, malgré une forte surestimation des contraintes internes et une prise en compte sommaire de l’écrouissage intracristallin. Le nombre de systèmes de glissement actifs requis y est trop élevé, et le nombre de combinaisons possibles de ces systèmes conduit à un problème de levée d’indétermination [2].

Ces restrictions ont conduit à développer des modèles self-consistants [5] modifiés ou non pour tenir compte de l’accommodation élastoplastique des incompatibilités de déformation entre un grain et le reste de la matrice polycristalline [6].

La modélisation du comportement du polycristal est alors, en première approximation, donnée par :

• •

  le comportement du monocristal considéré comme isolé,

• •

  les interactions entre grains,

• •

  la fonction de distribution des orientations cristallines (FDOC) caractérisant l’anisotropie cristallographique.

Abstract

The aim of this work has been to predict stress-strain relations and rotations of the crystalline lattice (crystallographic deformation textures) of an austenitic stainless steel 316 L with Face Centred Cubic (F.C.C.) structure in the case of uniaxial tensile or compressive tests at room temperature and in the case of cyclic behaviour at 300 K, 570 K and 820 K.

Up to now, only Taylor’s model of polycrystal behaviour [1-4] has been widely used though internal stresses are overestimated and consequently, intracrystalline hardening is roughly taken into account; moreover since five slip systems are necessary to accomodate any given deformation, there are several sets of five slip systems among the possible six or eight which lead to different final orientations [2]. All these restrictions have led us to use a self-consistent model to Kroner type [5] based on an elastoplastic accommodation [6] of deformation incompatibilities between each grain and the rest of the polycrystalline matrix; thus modelling of polycrystal behaviour is, in a first approach, determined by:

• •

  the behaviour of the single crystal assumed to be isolated,

• •

  the interactions between grains,

• •

  the Crystallographic Orientation Distribution Function C.O.D.F. which characterises the crystallographic anisotropy.