Modélisation par transition d'échelles de la nanostructuration d'un acier 316L par le procédé SMAT

International audienceLe procédé de nanocristallisation superficielle SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) est un procédé dont le principe est proche de grenaillage ultrason. Il permet de nanocristalliser la surface de la pièce traitée sur quelques dizaines de micromètres. Ce traitement est reconnu pour l'amélioration considérable des propriétés de surface des matériaux ainsi traités (dureté, résistance à la fatigue...). Cette efficacité a été démontrée sur de nombreux alliages métalliques comme l'acier, ou sur des métaux purs comme le cuivre. Toutefois, le SMAT dépend de nombreux paramètres qui peuvent rendre difficile sa bonne utilisation. Afin de maîtriser et d'étudier les effets qu'il introduit, une démarche de calcul permettant de simuler l'ensemble du procédé est présentée. Dans un premier temps, la mise en œuvre d'un modèle de gaz granulaire, qui donne accès aux trajectoires des billes, permet de prédire l'influence des différents paramètres sur la distribution des impacts à la surface d'une pièce. L'amplitude de vibration et la masse totale de billes sont identifiées comme les paramètres clés pour optimiser les conditions de traitement. Dans un second temps, en se ramenant à l'analyse de l'impact d'une seule bille sur un matériau homogène équivalent, il est finalement possible d'obtenir le champ de déplacement macroscopique local, aussi bien que le champ de déplacement global de la surface impactée, tenant compte de la statistique des différents impacts. Une modélisation micromécanique basée sur l'évolution des densités de dislocations est enfin utilisée pour simuler le raffinement des grains