Etude des cinétiques d'oxydation et de nitruration appliquées aux aciers électriques à grains orientés

On the kinetics of oxidizing and nitriding applied to grain-oriented electrical steels

• Auteur / Autrice : Flavien Delarbre
• Direction : Laurent Barrallier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2021
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MSMP - Laboratoire Mécanique, Surfaces, Matériaux & Procédés

Mots clés

Mots clés libres

Acier électrique

Grains orientés

Nitruration

Oxydation

Décarburation

Electrical steel

Oriented grains

Nitriding

Oxidizing

Decarburizing

Résumé

Du fait de l'évolution des enjeux environnementaux de cette dernière décennie, les systèmes de conversion électrique font face à de nouveaux défis d'optimisation et de développement. Pour les transformateurs électriques, caractérisés par l'empilement de feuillets d'acier électriques (à grains orientés), la diminution de perte est obtenue par la diminution de l'épaisseur de feuillets et l'augmentation de leur perméabilité magnétique. La production de ces feuillets à base d'alliages silicone-fer à grains orientés nécessite une série de procédés de fabrication complexe. Ces procédés permettent d'obtenir une microstructure caractérisée par texture cristallographique particulière, appelée texture de Goss et est directement responsable des performances électriques des transformateurs. La nitruration est une étape clé de la production et consiste à enrichir en nitrogène le matériau afin de favoriser la précipitation d'inhibiteurs de croissances de grains. Le projet de thèse a pour but de développer de meilleures connaissances sur la cinétique de la nitruration et son influence sur les aciers électriques à grains orientés. Ainsi le projet se concentrera sur la caractérisation de la cinétique d'oxydation et de nitruration durant 3 différentes étapes de production : 1. La décarburation 2. La nitruration 3. Le recuit permettant une seconde recristallisation

The evolution of environmental concerns of the last decay has been pushing electrical conversion systems to new developments and challenging optimizations. In the case of electrical transformers, characterized by a stacking of electrical steel sheets (grain oriented), the decrease of losses is basically obtained through a decrease of sheet thickness and an increase of their magnetic permeability. The production of these grain-oriented silicon-iron based alloys consists in a complex process route, resulting in microstructure characterized by a particular crystallographic texture (Goss texture), directly responsible of the electrical performance of transformers. Nitriding is a key step consisting in the nitrogen enrichment of the material and precipitation of grain growth inhibitors. The present project aims developing better knowledge on the kinetics of nitrogen enrichment and its influence on grain oriented electrical steels. The study will focus on characterizing the kinetics of oxidation and nitriding during the following process steps: 1. Decarburising 2. Nitriding 3. Secondary recrystallization annealing