Etude de la précipitation, de la microstructure et de leurs influences sur le taux et la stabilité de l'austénite résiduelle dans des aciers TRIP

The influence of precipitation and microstructure on the rate and stability of retained aiistenitc in TRIP steels

• Auteur / Autrice : Abdelkhalek Kammouni
• Direction : Ahmed Charaï
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Austénite

Résumé

Les aciers TRIP (TRansformation Induced Plasticity) of&ent des propriétés très intéressantes qui les rendent idéals pour l'emboutissage des tôles minces destinées à l'industrie automobile. Sous déformation, l'austenite résiduelle (fraction volumique - 5 à 15 % ) se transforme en martensite, donnant ainsi une ductilité remarquable et, en final, un acier plus dur. Néanmoins, pour certaines applications, ii est souhaitable d'augmenter encore la dureté de ces aciers en rajoutant un ou plusieurs éléments dispersoides, comme le titane, qui durcit îa matrice molle (ferrite) par une précipitation fine. L'objectif de ce travail de thèse est de mieux comprendre l'effet de la précipitation (consommation du carbone) et de la microstructure (répartition du carbone) sur le taux et la stabilité de l'austenite résiduelle dans cinq aciers TRIP différents. Les outils principaux sont la microscopie électronique en transmission et à balayage et leurs techniques associées. Pour la préparation des échantillons MET, le « Focused Ion Beam » (FIB) s'est avéré être la technique la plus adaptée pour une localisation précise de l'austenite résiduelle. Nous avons montré que même si la précipitation à base de titane a participé d'une manière considérable à l'augmentation des résistances mécaniques, elle n'a pas d'effet direct sur le taux et la stabilité de l'austenite résiduelle. En effet, la stabilité de cette dernière est étroitement liée à la nature des phases formées lors de l'entrée dans le domaine bainitique. Enfin, une corrélation microstructure/propriétés a montré que la réponse mécanique de l'austenite résiduelle est le facteur déterminant de la limite d'élasticité et donc de l'aptitude à l'emboutissage. Effectivement, pour une précipitation identique et une morphologie bainitique et microstructurale équivalente, mais une austénite résiduelle à deux taux de carbone différents, la limite d'élasticité peut varier de plusieurs centaines de MPa.

TRIP (TRansformation Induced Plasticity) steels offer very interesting formability properties that render them ideal for working thin sheet metal intended for the automobile industry. Under deformation, the residual austenite (volume fraction- 5 to 15%) transforms to martensite, thus giving a remarkable ductility and, as a final product, an harder steel. Nevertheless, for certain applications, it is desirable to furthur increase the strength of these steels by adding one or several dispersoM elements, such as titanium, that hardens the soft matrix (ferrite) by a fine precipitation. The objective of this thesis work is to better understand the effect of precipitation (consumption of carbon) and microstructure (distribution of carbon) on the rate and the stability of the residual austenite in five different TRIP steels. The principal tools are the transmission and scanning electron microscopy (TEM & SEM) and associated techniques. For TEM sample preparation, the ''Focused Ion Beam'' (FIB) proved to be the most adapted technique for localising the residual austenite. We showed that even if the titanium-based precipitation participated in a considerable way to the increase of the mechanical resistance, it did not have any direct effect on the rate and the stability of the residual austenite. In fact, the stability of this latter is narrowly linked to the nature of the phases formed upon entering into the bainite domain. Finally, a microstructure/properties correlation showed that the mechanical response of the residual austenite is the most important factor determining the yield strength and aptitude to formability. Indeed, for an identical precipitation state and an equivelant baimtic and microstmctural morphology, but a residual austenite with two different carbon contents, yield strength can vary by a few hundreds of MPa.