A4 Fluage (Creep)

Topique

Ce métal, soumis simultanément à une charge et à une température élevées constantes, se déforme continuellement au fil du temps, même lorsque cette charge seule, à température ambiante, ne suffirait pas à produire une déformation permanente supplémentaire : cette déformation dépendant du temps correspond précisément au fluage de ce métal. Le fait que cette charge et cette température élevées constantes agissent conjointement, et non séparément, explique que la déformation de ce métal continue de s'accumuler au fil du temps au lieu de s'arrêter une fois la déformation élastique ou plastique instantanée correspondante atteinte.

Ce même fluage, à des températures modérément élevées, se produit principalement parce que les dislocations au sein de ce métal parviennent, grâce à cette même température, à franchir les obstacles qui les arrêteraient normalement, et continuent de se déplacer continuellement à travers le réseau cristallin : ce fluage contrôlé par les dislocations est décrit par la loi de Norton. Le fait que la contrainte appliquée à ce métal soit plus importante signifie que, selon la loi de Norton, la vitesse de ce fluage contrôlé par les dislocations augmente de façon plus que proportionnelle à cette contrainte.

À des températures encore plus élevées, ce fluage se produit principalement parce que les atomes de ce métal diffusent, de manière nette, des joints de grains où la contrainte soutenue les comprime vers les joints de grains où cette même contrainte les étire : ce fluage contrôlé par diffusion est ce que décrit le modèle de Nabarro-Herring, en utilisant directement le coefficient de diffusion déjà établi par un autre modèle de cet ensemble. Un coefficient de diffusion plus élevé à une température donnée signifie, selon ce modèle de Nabarro-Herring, que la vitesse de ce fluage contrôlé par diffusion est également plus importante.

Ainsi, ce modèle, avec les valeurs de fluage et de déformation dépendantes du temps pour lesquelles il a été développé, résume l’effet combiné de ces deux mécanismes de fluage — contrôlé par les dislocations à des températures modérées et contrôlé par la diffusion à des températures plus élevées — en deux paramètres pratiques : le paramètre de Larson-Miller, qui permet d’extrapoler la durée de vie en fluage de ce métal pour différentes combinaisons de température et de temps sans avoir à tester chaque combinaison séparément, et la relation de Monkman-Grant, qui relie directement la vitesse de fluage, une fois qu’elle a atteint sa phase secondaire et s’est stabilisée, au temps jusqu’à la rupture finale du métal. Un taux de fluage secondaire plus élevé signifie que, selon cette même relation de Monkman-Grant, le temps jusqu'à la rupture finale du métal est plus court.

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