Caractérisation multi-échelle d'un acier bainitique microallié à effet TRIP

Multi-scale characterisation of a microalloyed TRIP-assisted bainitic steel

• Auteur / Autrice : Zélie Tournoud
• Direction : Alexis Deschamps, Patricia Donnadieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Soutenance le 20/06/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Science et ingénierie des matériaux et procédés (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Gouné
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Myriam Dumont-Nicolas, Sébastien Allain

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aciers alliés

Vanadium

Niobium -- Alliages

Mots clés libres

Trip

Bainite

Microalliage

Niobium

Vanadium

Acier

Trip

Bainite

Microalloying

Niobium

Vanadium

Steel

Résumé

Les aciers avancés à haute résistance (AHSS) de 3ème génération ont l’avantage de combiner résistance et ductilité. Ces aciers multi-phasés sont appréciés pour les applications dans l’industrie automobile pour leurs propriétés mécaniques, dues notamment à la présence d’austénite métastable permettant une transformation induite par la plasticité (effet TRIP- Transformation Induced Plasticity).L’objectif de ce travail a été d’étudier l’effet du microalliage sur les transformations de phases et la précipitation dans de tels aciers. Trois nuances ont été étudiées : une référence sans microalliage, une avec ajout de niobium et une avec ajout de vanadium. Elles ont été caractérisées au fil de la route métallurgique composée d’un recuit intermédiaire et d’un recuit final caractéristique des aciers bainitiques à effet TRIP.Des méthodes ex-situ et in-situ ont été mises en oeuvre. Les caractérisations in-situ pendant les traitements thermiques incluent une étude des transformations de phases par diffraction de rayons X à haute énergie (HEXRD) et une étude de la précipitation par diffusion de rayons X à petits angles (SAXS), utilisant le rayonnement synchrotron.La morphologie des grains a été observée par microscopie optique et diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) au Microscope Electronique à Balayage (MEB). L’imagerie des précipités a été effectuée par Microscopie Electronique en Transmission (MET) en imagerie en champ sombre, leur composition a été précisée par analyse dispersive en énergie (EDS) et leur localisation étudiée grâce à l’outil de nano-diffraction ACOM/ASTAR.L’ensemble de ces expériences a permis de mettre en évidence l’effet du traitement thermique et de la composition chimique sur la quantité d’austénite présente ainsi que sur sa teneur en carbone, qui sont les principaux paramètres contrôlant l’effet TRIP. La présence du microalliage se traduit par des variations de ces paramètres, liés à la fois à la présence de précipités contenant ces éléments et à leur présence en solution solide.

3rd generation Advanced High Strength Steels (AHSS) have the advantage of combining strength and ductility. These multi-phase steels are appreciated for applications in the automotive industry for their mechanical properties, notably due to the presence of metastable austenite allowing Tranformation Induced Plasticity (TRIP effect).The objective of this work was to study the effect of microalloying on phase transformations and precipitation in such steels. Three grades have been studied: a reference without microalloying, one with niobium addition, and one with vanadium addition. They have been characterised through the metallurgical route composed of an intermediate annealing, following by a final annealing characteristic of TRIP-assisted bainitic steels.Both ex-situ and in-situ methods have been applied. In-situ characterisation during thermal treatments includes phase transformation study by High-Energy X-ray Diffraction (HEXRD) and precipitation study by Small Angle X-ray Scattering (SAXS), both performed with synchrotron radiation.Grain morphology has been observed by optical microscopy and Electron Back-Scatter Diffraction (EBSD) in a Scanning Electron Microscope (SEM). Imaging of precipitates has been made in Transmission Electron Microscopy (TEM) via dark-field imaging, their composition has been evauated by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and their localization studied thanks to the nano-diffraction tool ACOM/ASTAR.All these experiments made it possible to highlight the effect of heat treatment and chemical composition on the amount of austenite present and on its carbon content, which are the main parameters controlling the TRIP effect. The presence of the microalloying results in variations in these parameters, related both to the presence of precipitates containing these elements and to their presence in solid solution.