La présente étude a donc été entreprise afin d'obtenir de nouvelles informations sur les mécanismes de fissuration d'un acier inoxydable 304L en milieu primaire REP en fatigue.Plus précisément, le premier objectif de cette étude est d'évaluer l'effet de différentes conditions de pré écrouissage sur le comportement cyclique et sur la durée de vie en air et en milieu primaire. En air, un pré écrouissage tend à réduire la durée de vie dans le domaine de la fatigue oligocyclique et à l'augmenter dans le domaine du grand nombre de cycles. En milieu primaire cette diminution de durée de vie n'apparaît pas. Le second objectif porte sur l'effet de l'air et du milieu primaire sur les mécanismes de fissuration (amorçage et propagation) dans le cas du matériau recuit dans le domaine de la fatigue oligocyclique. Ainsi, des cinétiques d'amorçage et de propagation de fissures ont été évaluées via une approche microscopique multi échelles dans ces deux environnements. En milieu primaire au cours des premiers cycles, une oxydation préférentielle en couche se produit dans l'alignement d'une bande de cisaillement dense en dislocations dissociées. Puis, au cours du cyclage, la microstructure évolue vers une structure de type micromaclage. Le processus d'oxydation progresse par cisaillement de l'oxyde et dissolution du métal en pointe de fissure. Au-delà d'une certaine profondeur de fissure (<3μm), la fissure se réoriente à un angle de 90° par rapport à la surface. La fissure continue sa propagation par génération successive de bandes de cisaillement à chaque cycle jusqu'à la rupture.Ces processus de fissuration ont ensuite discutés au travers du rôle potentiel de l'hydrogène de corrosion.

La présente étude a donc été entreprise afin d'obtenir de nouvelles informations sur les mécanismes de fissuration d’un acier inoxydable 304L en milieu primaire REP en fatigue.Plus précisément, le premier objectif de cette étude est d'évaluer l'effet de différentes conditions de pré écrouissage sur le comportement cyclique et sur la durée de vie en air et en milieu primaire. En air, un pré écrouissage tend à réduire la durée de vie dans le domaine de la fatigue oligocyclique et à l’augmenter dans le domaine du grand nombre de cycles. En milieu primaire cette diminution de durée de vie n’apparaît pas. Le second objectif porte sur l'effet de l'air et du milieu primaire sur les mécanismes de fissuration (amorçage et propagation) dans le cas du matériau recuit dans le domaine de la fatigue oligocyclique. Ainsi, des cinétiques d’amorçage et de propagation de fissures ont été évaluées via une approche microscopique multi échelles dans ces deux environnements. En milieu primaire au cours des premiers cycles, une oxydation préférentielle en couche se produit dans l’alignement d’une bande de cisaillement dense en dislocations dissociées. Puis, au cours du cyclage, la microstructure évolue vers une structure de type micromaclage. Le processus d’oxydation progresse par cisaillement de l’oxyde et dissolution du métal en pointe de fissure. Au-delà d'une certaine profondeur de fissure (<3μm), la fissure se réoriente à un angle de 90° par rapport à la surface. La fissure continue sa propagation par génération successive de bandes de cisaillement à chaque cycle jusqu'à la rupture.Ces processus de fissuration ont ensuite discutés au travers du rôle potentiel de l’hydrogène de corrosion. / The present study was undertaken in order to get further insights on cracking mechanisms in a304L stainless steel.More precisely, a first objective of this study was to evaluate the effect of various coldworking conditions on the cyclic stress-strain behavior and the fatigue life in air and in PWR primaryenvironment. In air a prior hardening was found to reduce the fatigue life in the LCF regime but not inprimary environment. In both environments, the fatigue limit of the hardened materials was increasedafter cold working.The second objective addresses the effect of the air and the PWR primary environments onthe cracking mechanisms (initiation and propagation) in the annealed material in the LCF regime.More precisely, the kinetics of crack initiation and micro crack propagation were evaluated with amulti scale microscopic approach in air and in primary environment.In PWR primary environment, during the first cycles, preferential oxidation occurs alongemerging dissociated dislocation and each cycle generates a new C-rich/Fe-rich oxide layer. Then,during cycling, the microstructure evolves from stacking fault into micro twinning and preferentialoxidation occurs by continuous shearing and dissolution of the passive film. Beyond a certain crackdepth (<3μm), the crack starts to propagate with a direction close to a 90° angle from the surface. Thecrack continues its propagation by successive generation of shear bands and fatigue striations at eachcycle up to failure.The role of corrosion hydrogen on these processes is finally discussed.

Les systèmes de maintien situés sur les structures assemblages-combustibles des réacteurs nucléaires à eau sous pression (REP) sont constitués d'un empilement de lames qui agissent à la fois, comme élément accommodant les incompatibilités thermiques résultant des différences de coefficients de dilatation Acier, alliages de zirconium et principalement, comme système permettant de limiter les effets hydrodynamiques induits par le passage du fluide caloporteur à travers les assemblages. Actuellement, l'alliage 718 est le matériau constitutif de ces ressorts à lames. Il présente les performances en service nécessaires et suffisantes pour répondre aux sollicitations de ces systèmes ainsi qu'aux exigences des autorités de sûreté (dans les conditions actuelles de fonctionnement des REP). Or, dans le cadre de l'augmentation des performances générales des assemblages combustibles, l'emploi d'autres matériaux, dont les propriétés de relaxation sous flux neutronique sont supérieures à celles du 718, est envisagé par AREVA. Les matériaux étudiés sont principalement des superalliages base Ni, tels que les nuances 625+ et 725 qui à l'instar de l'alliage 718 durcissent par précipitation de phases secondaires, ainsi que des nuances d'alliage 718 riche en Molybdène. Cependant, bien que ces nouveaux matériaux présentent une relaxation sous flux neutronique améliorée, ils doivent répondre également à un cahier des charges strict, propre à leur utilisation en centrale : des propriétés mécaniques équivalentes, une bonne résistance à la corrosion sous contrainte (CSC) et une bonne résistance à la fragilisation par l'hydrogène (FPH) en milieu primaire de REP. Chacune de ces propriétés a été étudiée avec attention dans le double but de comparer ces matériaux entre eux et afin de cerner les paramètres clés contrôlant leur différence de comportement aussi bien en CSC qu'en FPH / Hold-down systems used in the fuel assembly of Nuclear Pressurized Water Reactor (PWR) are constituted by stiff springs. The role of the hold-down springs is to ensure the bond between the fuel assembly and the lower plate of the intern structure of the core, thus holding down the assembly on the bottom plate of the reactor, during all the exploitation and maintenance periods. Nowadays, alloy 718 is the constitutive material of these hold-down springs. Its properties in terms of mechanical behaviour, corrosion resistance… fill in the specifications required for such application in the present service conditions. However, in order to improve the common efficiency of fuel assemblies, the upgrading of their design as well as the use of new materials are advocated by the nuclear power plant company, AREVA. Though other Ni-base superalloys known for their good behaviour under neutronic radiation can be proposed as new materials, those superalloys must fill in all the application specifications in order to substitute alloy 718. So, sufficient mechanical properties, good resistance to Stress Corrosion Cracking (SCC) and good resistance to Hydrogen Embrittlement (HE) are also required to allow the replacement. All of these properties are carefully studied with the double aim to characterize and compare different superalloys, and to determine key parameters governing the SCC and HE behaviours of such alloys in primary water of PWR