Thèse soutenue

Influence de la composition chimique sur la formation de la microstructure et les caractéristiques mécaniques de soudures en aciers emboutissables à chaud

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Auteur / Autrice : Qingdong Yin
Direction : Esteban BussoAnne-Françoise Gourgues-Lorenzon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Soutenance le 23/11/2015
Etablissement(s) : Paris, ENMP
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Chevalier
Examinateurs / Examinatrices : Esteban Busso, Anne-Françoise Gourgues-Lorenzon, Jean-Pierre Chevalier, Jean-Hubert Schmitt, Damien Fabrègue, Francis Schmit
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Hubert Schmitt, Damien Fabrègue

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La thèse porte sur deux aciers emboutissables à chaud, soudés en configuration homogène ou hétérogène en termes de composition chimique et d'épaisseur. Les solutions en flans raboutés laser présentent en effet de remarquables performances à l'impact et connaissent un fort développement dans le contexte actuel de l'industrie automobile (réduction des émissions de CO2 et amélioration de la sécurité passive des véhicules). L'opération de soudage laser peut générer une hétérogénéité de la jonction soudée, due au mélange imparfait des deux matériaux et des conditions thermiques de solidification et d'emboutissage à chaud. Les propriétés mécaniques du joint soudé sont donc déterminées par la qualité du mélange, la composition chimique locale et le cycle thermique.La première partie de l'étude est consacrée à la quantification de l'hétérogénéité du joint soudé et la compréhension de la microstructure. Une nouvelle méthodologie a été développée pour étudier le comportement métallurgique et mécanique de ces joints hétérogènes, en élaborant des coulées synthétiques représentant les différentes compositions chimiques attendues dans le joint réel. Le comportement du joint soudé est reconstruit à partir des données obtenues par la caractérisation de ces coulées synthétiques. La deuxième partie de l'étude porte sur la compréhension de la formation de la microstructure de la zone fondue avant et après traitement thermomécanique simulant l'emboutissage à chaud. Des modèles quantitatifs ont été établis pour calculer les températures de changement de phase, les proportions relatives des constituants microstructuraux ainsi que la dureté de ces alliages en fonction de la composition chimique et du cycle thermique. La dernière partie de l'étude porte sur le comportement mécanique après traitement thermique. Des lois de comportement des matériaux synthétiques ont été déterminées en fonction de leur composition chimique et du cycle thermique. La sensibilité à la rupture fragile par clivage a été évaluée par des essais de traction sur éprouvettes sévèrement entaillées. Les lois de comportement obtenues ont été appliquées pour déterminer la tolérance du joint soudé à un défaut géométrique, sous sollicitation de traction uniaxiale.