Estágio realizado na Traterme - Tratamentos térmicos Lda. - e orientado pelo Mestre Fábio André dos Santos Ribeiro / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Il s'agit dans ce travail de développer une démarche multiéchelles, afin d'identifier puis de modéliser le comportement mécanique d'un matériau à gradient de propriétés (un cordon de soudure) en relation avec les hétérogénéités microstructurales responsables de la déformation et de l'endommagement par fluage des aciers P91, matériaux retenus pour des applications de tenue mécanique à chaud des centrales thermiques à flamme. Cette étude porte sur l'utilisation des techniques de mesure de champs cinématiques par corrélation d'images couplées aux simulations numériques par éléments finis. Les différentes zones d'intérêt sont : le métal de base, l'ICHAZ (intercritical heat affected zone), la FGHAZ (fine grain heat affected zone), la CGHAZ (coarse grain heat affected zone) et le métal fondu. L'identification a porté dans un premier temps sur le comportement en traction et traction-relaxation à l'ambiante et à 625°C. Cette phase a permis d'établir une loi de comportement pour chacune des zones du joint soudé et de prédire la zone de localisation de déformation pour une gamme assez large de vitesse de sollicitation.Une attention particulière a ensuite été portée aux essais de fluage, pour lequel le glissement intergranulaire joue un rôle essentiel dans le comportement du cordon de soudure et notamment dans l'ICHAZ. Afin de mettre en évidence le glissement intergranulaire, une technique de microlithographie a été adoptée. L'effet de ce mécanisme sur le comportement macroscopique et à l'échelle locale a été étudié au moyen de simulations numériques par éléments finis avec introduction de zones cohésives. Pour cela une loi cohésive a été élaborée et validée sur une configuration simplifiée à quatre grains. Ce modèle permet également de rendre compte de la transition fluage dislocation - fluage diffusion en retardant le déclenchement du glissement aux joints de grains quand la vitesse de sollicitation augmente.Cette étude est financée par la Chaire EDF-GDF-SUEZ-GRT gaz - ENSMP -ENPC sur la "durabilité des matériaux et des structures pour l'énergie ".

The main subject of this master’s thesis was to evalute inluence of loading cycle asymmetry and long-term thermal exposure on fatigue crack growth rate in martensitic P91 and P92 steels. Experiments were carried out in Material and metallurgical research Ostrava Ltd. and their main aim was to study the influences of different loading cycle asymmetries (R = 0,1 and R = 0,6) as well as 5000 hours/600 °C (P91) respectively 5000 hours/650 °C (P92) of thermal exposure on fatigue crack growth rate.

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The thesis is focused on the prediction of the fracture toughness temperature dependence through a universal curve of fracture toughness (also known as the master curve). To determine the parameters of the universal curve of fracture toughness, values acquired from the measurement results of fracture toughness and tensile tests of structural steel P91 are used. The theoretical part is based on a summary of the relevant information from the field of fracture mechanics and brittle-ductile fracture behavior of steels that are important for the understanding of fracture-strain response of materials depending on load conditions. The experimental part of the thesis contains the results from practical measurements and analyses, which were used for determining the parameters of a universal curve of fracture toughness as well as for the evaluation of fracture behavior and description of the impact of structural parameters on this behavior in case of steel P91.