Thèse soutenue

Interactions hydrogène - matériaux dans les aciers TRIP de 3ème génération
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Auteur / Autrice : Anitha Pushparasah
Direction : Krzysztof Wolski
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et Génie des Matériaux
Date : Soutenance le 23/10/2018
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : Ed Sis 488
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure des mines (Saint-Etienne ; 1816-....)
Laboratoire : Centre Science des Matériaux et des Structures
Jury : Président / Présidente : Gilbert Hénaff
Examinateurs / Examinatrices : Krzysztof Wolski, Gilbert Hénaff, Xavier Feaugas, Frédéric Prima, Laurent Briottet, Frantz Martin, Quentin Auzoux, Sebastian Cobo
Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Feaugas

Résumé

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Face aux normes environnementales de plus en plus exigeantes, l’allègement des véhicules est devenu un enjeu majeur pour l’industrie de l’automobile, qui cherche à réduire l’émission de gaz à effet de serre par la réduction de la consommation. C’est dans cette optique qu’ont été développés les aciers de 3ème génération à effet TRIP (TRansformation-Induced Plasticity). Ces aciers multiphasés contiennent une fraction importante d’austénite résiduelle (15 30 % mass.), qui peut se transformer en martensite au cours de la déformation. Cette caractéristique confère à ces aciers un très bon compromis résistance-ductilité. Au cours de leur procédé d’élaboration, ces aciers subissent un traitement thermique sous atmosphère réductrice et un électrozingage, deux étapes au cours desquelles de l’hydrogène peut être incorporé aux matériaux. L’hydrogène ainsi absorbé peut modifier les propriétés mécaniques des aciers et conduire à leur rupture prématurée.Ce travail de thèse vise à caractériser les phénomènes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène incorporé au cours du procédé d’élaboration de deux aciers TRIP de 3ème génération et d’évaluer son impact sur les propriétés mécaniques de ces aciers. Il s’agit d’un acier austénito-ferritique riche en manganèse et en aluminium (Mn-Al) et d’un acier austénito-martensitique riche en manganèse et en silicium, trempé et revenu (« Quenched and Partitionned » - Q&P). L’incorporation de l’hydrogène au cours du traitement thermique et de l’électrozingage a été simulée par des chargements à hautes températures et à plus basse température (par voie cathodique), respectivement.Des essais de thermodésorption (TDS) couplés à des essais de perméation électrochimique ont permis une meilleure compréhension des phénomènes de diffusion et de piégeage de l’hydrogène dans ces aciers multiphasés. Il a été montré que la diffusion et le piégeage de l’hydrogène dépendent du mode de chargement de celui-ci, justifié par une cinétique de désorption à température ambiante plus lente et un piégeage plus profond identifiés dans le cas du chargement à hautes températures. La formation d’un nouveau type de piège a également été identifiée lorsque l’acier subit une transformation de phase en présence d’hydrogène. Les potentiels sites de piégeage identifiés sont : les sites interstitiels de l’austénite, les dislocations/interfaces et les défauts nouvellement créés au cours de la transformation de phase.Enfin, des essais de traction uniaxiale réalisés sur des éprouvettes plates pré-chargées en hydrogène ont montré une sensibilité de ces aciers vis-à-vis de l’hydrogène incorporé par voie cathodique.