Auteur / Autrice : | Steve Gaudez |
Direction : | Sabine Denis |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences des matériaux |
Date : | Soutenance le 28/01/2021 |
Etablissement(s) : | Université de Lorraine |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Jean Lamour (Nancy ; Vandoeuvre-lès-Nancy ; Metz) |
Jury : | Président / Présidente : Alain Hazotte |
Examinateurs / Examinatrices : Sabine Denis, Denis Delagnes, Michel Perez, Francisca Caballero, Anna Fraczkiewicz, Volker Schulze, Julien Da Costa Teixeira | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Delagnes, Michel Perez |
Résumé
Les aciers nano-bainitiques représentent une nouvelle classe d’alliages, avec une microstructure bainitique nano-structurée obtenue à basse température avec une fraction importante d’austénite résiduelle conduisant à une limite d’élasticité et à une ductilité élevées. Récemment, il a été observé que l’addition d’éléments carburigènes comme le V et le Mo dans ces microstructures augmente la résistance à l’adoucissement ainsi que les propriétés mécaniques à moyennes températures. Ainsi l’étude de la précipitation des carbures secondaires dans les microstructures nano-bainitiques est nécessaire pour optimiser la microstructure et les traitements thermiques de revenu pour cette nouvelle classe d’aciers. Trois microstructures initiales ont été étudiées : martensite, martensite + austénite résiduelle et nano-bainite. L’étude de microstructures martensitiques plus conventionnelles a servi de base pour une meilleure compréhension des évolutions microstructurales dans la microstructure nano-bainitique. La précipitation pendant le revenu a été étudiée avec des techniques expérimentales : la dilatométrie, la diffraction des rayons X de haute énergie sur synchrotron et la microscopie électronique en transmission haute résolution. Il a été montré que les séquences de précipitation et de dissolution des carbures sont similaires pour les trois microstructures initiales. Les cinétiques sont similaires ainsi que la composition chimique de la cémentite et les distributions de taille de la cémentite et des carbures alliés. Nous avons aussi mis en évidence une importante stabilité de l’austénite résiduelle des trois microstructures. L’analyse des évolutions des paramètres de maille associé à des bilans de teneur en carbone ont permis de mieux comprendre sa distribution entre les carbures et les phases des matrices. Un modèle décrivant la germination et la croissance des précipités a été développé prenant en compte la précipitation des carbures secondaires, une cinétique de restauration basée sur les résultats expérimentaux et de nouvelles hypothèses comme le para-équilibre. Ce modèle prédit les cinétiques de précipitation mais aussi la densité de particules, les distributions de taille et la composition moyenne de la matrice et des carbures pour différentes conditions de revenu. Hormis la comparaison avec les résultats expérimentaux qui est discutée, le modèle a permis d’interpréter le comportement similaire des microstructures initiales au cours du revenu.