Fluage et relaxation par indentation d’aciers au chrome

Creep and relaxation by indentation of chromium-based steels

¹ Université de Lille, FRE 3723-LML-Laboratoire de Mécanique de Lille, Lille, France
² Université de Lille, CNRS, INRA, ENSCL, UMR 8207 – UMET – Unité Matériaux et Transformations, 59000 Lille, France
³ Mines Douai, LGCgE, Douai, France

^a Auteur de correspondance : nogningkamta@yahoo.fr

Reçu : 7 Décembre 2016
Accepté : 24 Mars 2017

Résumé

L’étude du comportement en fluage et en relaxation de matériaux soumis à des conditions sévères en termes de température, de contrainte et de déformation est nécessaire mais parfois coûteuse avec les essais classiques. En effet, ces essais, particulièrement celui du fluage, sont très consommateurs de temps, ils peuvent durer plus d’une année. Pour ramener cette durée d’essais à quelques minutes, nous proposons d’utiliser l’indentation instrumentée qui, avec l’évolution des conditions d’application de la charge et du déplacement de l’indenteur, permet de solliciter le matériau dans des conditions de chargement proches de celles imposées dans les essais classiques. Dans cette étude, nous proposons d’étudier le comportement de deux aciers au chrome utilisés pour la fabrication d’appareils sous pression. Il s’agit des aciers à 9 % de chrome (T91) et à 2,5 % de chrome (T22), l’objectif étant de classer les matériaux selon leur sensibilité au fluage et à la relaxation. Dans ce travail, nous nous limitons à l’indentation à température ambiante pour étudier l’applicabilité de la technique d’indentation. En fluage, nous déterminons le coefficient de sensibilité à la contrainte et en relaxation le coefficient d’homothétie défini dans la théorie de Hart. L’intérêt de ces deux coefficients est qu’ils sont liés, l’un est l’inverse de l’autre, ce qui permet de comparer les deux modes de sollicitation.

Abstract

Study of creep and relaxation behaviours of materials submitted to severe conditions in terms of temperature, stress and strain is necessary but sometimes very expensive with classical tests. Indeed, these tests, mainly the creep one, are very time-consuming since it can last more than one year. In order to drastically reduce this duration, we suggest the use of the instrumented indentation test which allows testing the material with loading conditions comparable to that of the classical tests. This is now possible thanks to the development of the instrumented indentation. In this work, we propose to study the mechanical behaviour of two based chromium steels, 9 wt.% Cr (T91) and 2.5 wt.% Cr (T22), the objective being to classify the materials according to their creep and relaxation sensibilities. We limit our work to indentation experiments at room temperature in order to study the applicability of the indentation technique. With creep indentation, we determined the stress exponent and with relaxation by indentation the homothetic coefficient defined in the Hart’s theory. The main advantage to study these two coefficients is that there are linked by a simple relation, one being the reciprocal of the other, thus allowing to easily compare these two solicitation modes.