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Caractères microfractographiques des cassures par fluage de pieces en aluminium
LETTERS
TO
Caracteres microfractographiques des cassures par fluage de pieces en aluminium* Par microfractographie on a Btudie la cassure qualite
A 5 (99,5%
electronique
non destructive
d’une piece en aluminium
Al), rompue
en service par fluage
FIG. 1. Rupture intergranulaire avec joints nettement dessinbs. x 5450
a une temperature sultats
Bprouvettes rompues
de grains
voisine de 180°C environ.
des examens
effectues
de
ont et6 confirm&
de fluage en aluminium
Les resur des
de meme qualite
a 175°C sous une charge de 4 kg/mm2.
La cassure Btudiee apparait fin a l’observation
a grain brillant
et assez
visuelle.
Les examens au microscope Blectronique, operes par la technique de la double empreinte vernis nitrocellulosique-carbone
FIG 3. Rupture
deja d&rite
par ailleurs,o)
font res-
intergranulaire avec joint B d&xochement . x 13,200
THE
EDITOR
1193
sortir une predominance
des ruptures intergranulaires,
comme
l’avait
d’ailleurs
d’autres
voies, sur des Bprouvettes
deja
observe
GRANT,
par
de fluage en alumin-
ium de purete commerciale.~2~ Les facies. observes sont form& de facettes polygonaux
representant
Fro. 3. Plissements
contours
nettement
marques,
les limites intergranulaires
avec
de nombreux
Ces
inter-
au point
parfois sous la forme de bourrelets
Btroits (Fig. 1). Plus rarement, accidentees,
a contours
des grains.
SUI‘ la surface de rupture granulaire. X 9900
sont toujours
de se presenter
les joints
tres
sont t&s
decrochements
pro-
long& par des lignes sinueuses presque paralleles, rappelant ainsi les joints ondules frequemment voie micrographique
sur des Bprouvettes
Frn. 4. CavitCs arrondien avec ponctuations x 9900
observes par de fluage.t3)
centrales.
1194
ACTA
METALLURGIC-~,
VOL.
FIG. 6.
(b) x 825 Fig. 5. Ruptures intergranulaires et ponctuations joints des grains (d’aprks JACQUET) x 62
FQUX
La Fig. 2 donne un exemple de ces ditcrochements de joints. Les faoettes inter~&nul&ires, elles, ont un relief relativement peu tourmente sur une grande partie de leur superficie. Elles presentent cependant parfois quelques plissements, soulignes par de fines lignes legerement sinueuses et croisees par un systeme de lignes paralleles plus grossieres et plus espacees (Fig. 3). Ces dernieres lignes Bvoquent $ certains Bgards un resew de fissures paralMes. En particulier, le relief au droit de chacune
10,
1962
Ruptures
intergranulaires x 5200
cm3c
gradins.
d’elles est en forte saillie comme le prouvent Ies replis de la pellicule de carbone et l’ombre port&e t&s &endue qu’elles donnent par projection de carbone L 46’. Par endroits ces lignes deviennent t&s sinueuses, et comme recroquevillees, en meme temps qu’appar~issont les lignes de plissement. Plus frequemment on observe sur les facettes, surtout aux points les plus tourmentes de leur relief, deux types de facibs bien distincts. Ce sont d’abord des groupements de petits accidents de taille reguliere, de forme arrondie et souvent quasi circulaire, avec gBn&alement une ponctuation au centre (Fig. 4). Ces accidents sont autant de cctvites subsph~~ques ayant pris naissanee A psrtir de particules isolees formant inclusions. On s&t, B la suite ~ob~rvations essentie~ement microgmphiques, que le fluage peut produire aux joints des grains des cavites pseudo-spheriques. Par voie micrographique JACQUET a d’ailleuss, sur nos Bprouvettes, mis en evidence, aux limites intergranulaires, des ponctuations qui representent de telles cavites. (Fig. 5). Toutefois les ponotuations ainsi observees au microscope optique et les cavites spheriques reconnues au microscope electronique sont, quant MIX dimensions, dun ordre de grandeur tres different. On est donc done amen& ZLsupposer que les premieres pourmient resulter en r&&te de la jonction d’une multitude de cavites spheriques beaucoup plus petites, produisant des zones de moindre resistance oh s’amorcerait la rupture. Le deuxikme facies intergranulaire, couramment observe aussi sur ces cassures, est caracterise par une serie de gradins diversement orient& (Fig. 6) qui, sans
LETTERS
TO
doute, marquent les &apes successives de la propagation de la rupture aux joints des grains, traduisant ainsi sur la surface m6me de la cassure, le mfkanisme proposB par ZENER(~) pour expliquer la formation au tours au fluage, par le glissement l’une sur l’autre des deux faces d’un mgme joint, des cavit& au type W B la rencontre de trois grains adjacents. Les gradins sont d’ailleurs t&s souvent associk aux cavitks spheriques (Fig. 6), dont le r61e clans la formation des cavitk aux points triples serait alors de ahclencher la rupture. Ces deux types de faciks posskdent ainsi des caract&es morphologiques bien particuliers qui constituent, pour l’alliage en cause et pour les conditions exptkimentales retenues, un critere microfractographique du
THE
1195
EDITOR
‘fluage permettant d’identifier ce phkomkne par examen de la cassure au microscope Blectronique. Marine
Nationale,
S.T.C.A.N.,
E .MENCAFCELLI
Paris Bibliographie
1. P. A. JACQUET et E. MENCARELLI-Technique pour la miorographie electronique et la microfractographie non destructives. Application aux pieces massives. Mem. Scient. Rev. Metall. LVII no 4-1960-241-253. 2. I. S. SERVI and N. J. GRANT TTCXM. Amer. Inst. Min. (Metall.) Engrs. 191, 909 (1951). 3. N. J. GRANTIntercrystalline failure at high temperatures. Proceedings on an international conference on the atomic mechanism of fracture, Swampscott, Massachusetts, U.S.A.-12-16 April 1959. Wiley, New York (1959), 562-578. 4. C. ZENER Elasticity and Anelasticity of Metals p. 158. University of Chicago Press (1948). * Received May 24, 1962.
TO
Caracteres microfractographiques des cassures par fluage de pieces en aluminium* Par microfractographie on a Btudie la cassure qualite
A 5 (99,5%
electronique
non destructive
d’une piece en aluminium
Al), rompue
en service par fluage
FIG. 1. Rupture intergranulaire avec joints nettement dessinbs. x 5450
a une temperature sultats
Bprouvettes rompues
de grains
voisine de 180°C environ.
des examens
effectues
de
ont et6 confirm&
de fluage en aluminium
Les resur des
de meme qualite
a 175°C sous une charge de 4 kg/mm2.
La cassure Btudiee apparait fin a l’observation
a grain brillant
et assez
visuelle.
Les examens au microscope Blectronique, operes par la technique de la double empreinte vernis nitrocellulosique-carbone
FIG 3. Rupture
deja d&rite
par ailleurs,o)
font res-
intergranulaire avec joint B d&xochement . x 13,200
THE
EDITOR
1193
sortir une predominance
des ruptures intergranulaires,
comme
l’avait
d’ailleurs
d’autres
voies, sur des Bprouvettes
deja
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GRANT,
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ium de purete commerciale.~2~ Les facies. observes sont form& de facettes polygonaux
representant
Fro. 3. Plissements
contours
nettement
marques,
les limites intergranulaires
avec
de nombreux
Ces
inter-
au point
parfois sous la forme de bourrelets
Btroits (Fig. 1). Plus rarement, accidentees,
a contours
des grains.
SUI‘ la surface de rupture granulaire. X 9900
sont toujours
de se presenter
les joints
tres
sont t&s
decrochements
pro-
long& par des lignes sinueuses presque paralleles, rappelant ainsi les joints ondules frequemment voie micrographique
sur des Bprouvettes
Frn. 4. CavitCs arrondien avec ponctuations x 9900
observes par de fluage.t3)
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1194
ACTA
METALLURGIC-~,
VOL.
FIG. 6.
(b) x 825 Fig. 5. Ruptures intergranulaires et ponctuations joints des grains (d’aprks JACQUET) x 62
FQUX
La Fig. 2 donne un exemple de ces ditcrochements de joints. Les faoettes inter~&nul&ires, elles, ont un relief relativement peu tourmente sur une grande partie de leur superficie. Elles presentent cependant parfois quelques plissements, soulignes par de fines lignes legerement sinueuses et croisees par un systeme de lignes paralleles plus grossieres et plus espacees (Fig. 3). Ces dernieres lignes Bvoquent $ certains Bgards un resew de fissures paralMes. En particulier, le relief au droit de chacune
10,
1962
Ruptures
intergranulaires x 5200
cm3c
gradins.
d’elles est en forte saillie comme le prouvent Ies replis de la pellicule de carbone et l’ombre port&e t&s &endue qu’elles donnent par projection de carbone L 46’. Par endroits ces lignes deviennent t&s sinueuses, et comme recroquevillees, en meme temps qu’appar~issont les lignes de plissement. Plus frequemment on observe sur les facettes, surtout aux points les plus tourmentes de leur relief, deux types de facibs bien distincts. Ce sont d’abord des groupements de petits accidents de taille reguliere, de forme arrondie et souvent quasi circulaire, avec gBn&alement une ponctuation au centre (Fig. 4). Ces accidents sont autant de cctvites subsph~~ques ayant pris naissanee A psrtir de particules isolees formant inclusions. On s&t, B la suite ~ob~rvations essentie~ement microgmphiques, que le fluage peut produire aux joints des grains des cavites pseudo-spheriques. Par voie micrographique JACQUET a d’ailleuss, sur nos Bprouvettes, mis en evidence, aux limites intergranulaires, des ponctuations qui representent de telles cavites. (Fig. 5). Toutefois les ponotuations ainsi observees au microscope optique et les cavites spheriques reconnues au microscope electronique sont, quant MIX dimensions, dun ordre de grandeur tres different. On est donc done amen& ZLsupposer que les premieres pourmient resulter en r&&te de la jonction d’une multitude de cavites spheriques beaucoup plus petites, produisant des zones de moindre resistance oh s’amorcerait la rupture. Le deuxikme facies intergranulaire, couramment observe aussi sur ces cassures, est caracterise par une serie de gradins diversement orient& (Fig. 6) qui, sans
LETTERS
TO
doute, marquent les &apes successives de la propagation de la rupture aux joints des grains, traduisant ainsi sur la surface m6me de la cassure, le mfkanisme proposB par ZENER(~) pour expliquer la formation au tours au fluage, par le glissement l’une sur l’autre des deux faces d’un mgme joint, des cavit& au type W B la rencontre de trois grains adjacents. Les gradins sont d’ailleurs t&s souvent associk aux cavitks spheriques (Fig. 6), dont le r61e clans la formation des cavitk aux points triples serait alors de ahclencher la rupture. Ces deux types de faciks posskdent ainsi des caract&es morphologiques bien particuliers qui constituent, pour l’alliage en cause et pour les conditions exptkimentales retenues, un critere microfractographique du
THE
1195
EDITOR
‘fluage permettant d’identifier ce phkomkne par examen de la cassure au microscope Blectronique. Marine
Nationale,
S.T.C.A.N.,
E .MENCAFCELLI
Paris Bibliographie
1. P. A. JACQUET et E. MENCARELLI-Technique pour la miorographie electronique et la microfractographie non destructives. Application aux pieces massives. Mem. Scient. Rev. Metall. LVII no 4-1960-241-253. 2. I. S. SERVI and N. J. GRANT TTCXM. Amer. Inst. Min. (Metall.) Engrs. 191, 909 (1951). 3. N. J. GRANTIntercrystalline failure at high temperatures. Proceedings on an international conference on the atomic mechanism of fracture, Swampscott, Massachusetts, U.S.A.-12-16 April 1959. Wiley, New York (1959), 562-578. 4. C. ZENER Elasticity and Anelasticity of Metals p. 158. University of Chicago Press (1948). * Received May 24, 1962.