Initiation et propagation de fissures dans un matériau soumis à une contrainte de traction en présence d'un environnement corrosif spécifique, entraînant une croissance de fissure sous-critique et souvent une rupture fragilisée à des contraintes inférieures à la limite d'élasticité.

Principe

Une interaction synergique entre contrainte de traction (appliquée ou résiduelle), matériau sensible et environnement favorisant des processus chimiques localisés (dissolution anodique, rupture de film, absorption d'hydrogène) permet la croissance stable de fissures à des intensités de contrainte inférieures à celles nécessaires pour la rupture rapide.

Démonstration

Scénario illustratif : un composant en alliage haute résistance sous charge de traction constante dans un milieu contenant des chlorures développe des microfissures de surface qui progressent vers l'intérieur au fil du temps ; on observe des stries de progression ou des fissures à facettes et la rupture finale survient sans grande déformation plastique. Incertitude : la contrainte seuil et les espèces environnementales actives dépendent fortement de l'alliage et des conditions.

Mauvaise application

Qualifier de fissuration sous contrainte des fissures de fatigue issues d'un chargement cyclique lorsque la cyclicité est le facteur dominant ; attribuer toute rupture associée à la corrosion à la FSC sans preuve d'une contrainte soutenue et d'une croissance de fissure induite par l'environnement.

Conséquence

Ruptures fragiles inattendues à des contraintes d'exploitation nominales, difficulté à prédire la durée de vie sans essais spécifiques à l'environnement, et nécessité de sélectionner des matériaux, contrôler l'environnement, éliminer les contraintes résiduelles ou repenser la conception.

Inversion

Si l'agent corrosif ou la contrainte de traction soutenue est supprimé, la croissance de la fissure cesse généralement et le mécanisme revient soit à la fatigue mécanique pure (sous chargements cycliques), soit à la rupture statique gouvernée par la contrainte monotone.

Limite

Exige la coexistence d'un état de contrainte de traction et d'un environnement qui interagit spécifiquement avec le matériau ; exclut la fatigue purement mécanique, la corrosion uniforme générale ou la rupture instantanée par surcharge.

Tension sémantique

Entre en compétition conceptuelle avec la fatigue (fissuration due au chargement cyclique) et la fragilisation par hydrogène ; l'accent pour la FSC est mis sur la contrainte de traction soutenue plus une interaction chimique environnementale plutôt que sur la cyclicité ou le seul effet hydrogène.

Synthèse

La fissuration sous contrainte est un mode de rupture qui survient lorsqu'un matériau sensible, sous contrainte de traction soutenue, est exposé à un environnement facilitant chimiquement la croissance de fissures sous-critique ; la mitigation consiste à supprimer un des éléments de la synergie : contrainte, environnement ou sensibilité.