Influence of a microstructure gradient on the fatigue of a metallic material
Influence d’un gradient de microstructure sur la fatigue d’un matériau métallique.
Résumé
The study of crack propagation in railway components, especially axles, is of great importance. The ferrite-perlite steels used for the fabrication of these railway components may have a different microstructure from the surface to the bulk of the component, which leads us to investigate the influence of a microstructure gradient on crack propagation. Specifically, understanding the influence of a microstructure gradient (constituent size, constituent fraction) on crack propagation near the threshold of non-propagation, as well as in the Paris regime, and also understanding the local interaction of a crack with the ferrite-perlite microstructure by coupling tests with field measurements relying on digital image correlation. Overall, the aim is to identify the most beneficial gradient regarding the slowing down of fatigue crack propagation. Several experimental protocols and methodologies have been developed to achieve the set objectives, including the development of microstructure through heat treatments, the realization of cyclic R-curve based on compression pre-cracking, and the conduct of crack growth test at constant stress intensity factor amplitude
L’étude de la propagation de fissure dans les composants ferroviaires, notamment les essieux, revêt une grande importance. Les aciers ferrito-perlitiques utilisés pour la fabrication de ces composants ferroviaires peuvent avoir une microstructure différente de la surface du composant à cœur, ce qui nous amène à étudier l'influence d'un gradient de microstructure sur la propagation des fissures. Particulièrement, comprendre l'influence d'un gradient de microstructure (taille des constituants, fraction de constituants) sur le régime de fissuration proche du seuil de non propagation, et dans le régime de propagation de Paris et aussi comprendre l’interaction locale d’une fissure avec la microstructure ferrito-perlitique en couplant les essais avec des mesures de champs reposant sur la corrélation d’images numériques. Globalement, il s’agit d’identifier le gradient le plus bénéfique vis-à-vis du ralentissement de la propagation de fissure en fatigue. Plusieurs protocoles expérimentaux et méthodologies expérimentales ont été développés pour atteindre les objectifs fixés, notamment le développement de microstructure grâce à des traitements thermiques, la réalisation de courbe de résistance (Cyclic R-curve) reposant sur la pré-fissuration en compression, la réalisation d'essai de fissuration à amplitude constante de facteur d'intensité de contrainte
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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