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Dissertations / Theses on the topic 'Acier – Traitement thermique – Décarburation'
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Bracho-Troconis, Cora Beatriz. "Décarburation d'aciers doux : cinétique et mécanismes d'échange de matière, carbone, à l'interface métal-gaz, dans des atmosphères complexes." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD294.
Full textAbstract:
L'étude de la décarburation du fer pur (auquel ont été ajoutées différentes quantités de carbone) dans un mélange gazeux complexe N2, CO, CH4, H2, H20 a été réalisée en utilisant la technique de thermogravimétrie. Les conditions expérimentales (valeur du flux gazeux, épaisseur de l'échantillon) ont été choisies de manière à ce que la vitesse de réaction enregistrée corresponde à la seule étape de transfert de carbone à l'interface solide-gaz. Nous avons pu observer tout d'abord que la vitesse de décarburation augmente avec la température et avec la teneur en eau de l'atmosphère. Cette vitesse est systématiquement plus faible lorsque le solide est monophasé (γ) que lorsqu'il est biphasé (α + γ). La teneur en méthane du mélange gazeux ne semble pas affecter la vitesse de la réaction. Par ailleurs, la détermination de l'énergie d'activation expérimentale montre l'existence de deux domaines cinétiques dépendant de la pression partielle d'eau dans le mélange complexe composés de H2-H20-N2 et CH4-H2-H20-N2. En ce qui concerne les mélanges CO-CH4-H2-H20-N2 et CO-H2-H20-N2 l'énergie d'activation diminue progressivement lorsque la pression de vapeur d'eau dans l'atmosphère diminue. Les résultats montrent que quelle que soit l'atmosphère décarburante utilisée, lorsque la teneur en eau est suffisante, la réaction globale de perte de carbone est contrôlée par l'adsorption dissociative de l'eau sur la surface du ferThe decarburization of low-carbon steel in a complex gas atmosphere (N2, CO, CH4, H2 et H2O) has been studied by thermogravimetric methods. The measurement rates were carried out under conditions (rate of flowing gas, thickness of steel sheet. . . ) such that the rates were not affected by any of the diffusional processes : the interface reactions are rate determining. The results demonstrate that the rate of decarburization increases with temperature of reaction and with water vapor content of the decarburizing gas mixture. The decarburization of y-iron is systematically slower than the decarburization of (α + γ)-iron. Methane content doesn't have any influence on reaction rate. The apparent heat of activation shows two kinetic domains which are function of water vapor content of the complex gas atmosphere. For more than 3 10-4 bar of contents pressure and in complex mixtures compound of H2-H2O-N2 and CH4-H2-H2O-N2, the heat of activation is constant and its value is identical for the one found with y-iron and (α + γ)-iron. This result shows that the step rate controlling is only one wharever the shape of the solid. At low H2O pressure the apparent heat of activation decreases with the water vapor content then the rate of decarburaization of iron must be controlled by several steps. For the complex mixture compound of CO-CH4-H2-H2O-N2 and CO-H2-H2O-N2, the heat of activation decreases with the water vapor content of the decarburization atmosphere. Finally, our results showed that at higher water pressures the global decarburization reaction is controlled by the adsorption-dissociation of water on iron surface
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Habran, Catherine. "Contribution à la modélisation d'un four de décarburation par l'application de la méthode des plans d'expériences." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10408.
Full textAbstract:
Le travail présenté entre dans le cadre de l'optimisation des conditions de production d'une ligne de fabrication de tôles magnétiques, pour l'amélioration de leurs qualités. L'étude porte sur le traitement de décarburation qui consiste en un recuit de courte durée sous atmosphère d'hydrogène humide. L'amélioration des qualités des tôles peut être obtenue par deux voies complémentaires: l’optimisation des conditions opératoires, qui nécessite la modélisation des phénomènes d'oxydation et de décarburation. Les modèles obtenus doivent être à la fois exploitables au niveau industriel et adaptés au produit local. Pour cela, le procédé pilote a été utilisé. L'augmentation de la maitrise de la ligne. L'instrumentation intensive de la ligne de décarburation permet de connaitre le cycle produit réel. Pour intégrer ces informations à la conduite de la ligne, il faut être capable de déterminer les actionneurs essentiels et leur influence sur le cycle produit réel. Le recueil de données expérimentales sur des procédés industriels complexes pendant leur fonctionnement doit perturber le moins possible le fonctionnement de l'installation tout en obtenant des données suffisantes pour l'établissement des modèles. La méthode des plans d'expériences s'est avérée dans notre cas, le seul recours efficace pour obtenir une précision raisonnable sur les résultats. On a procédé à trois campagnes de mesures. Les deux premières ont été menées sur le procédé industriel. Dans le premier cas, on a obtenu un modèle très satisfaisant liant les températures d'indexation aux températures produit dans les premières zones du four, qui nous a permis de créer un guide operateur. Le deuxième plan d'expériences a permis de mesurer les effets de l'ouverture des torchères sur le profil en hydrogène et en humidité de la nappe gazeuse. Un troisième plan d'expériences a permis de valider le traitement de décarburation réalisé sur le procédé pilote
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Mercier, David. "Caractérisation par indentation et comportement mécanique d'aciers à ressorts décarburés." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-17.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail concerne la caractérisation mécanique d'aciers à ressort décarburés. Tout d'abord, nous utilisons l'indentation conventionnelle pour modéliser le profil de dureté établi le long d'une section droite de l'échantillon. La profondeur de décarburation ainsi estimée est ensuite comparée à la valeur déduite d'une loi faisant intervenir un seul paramétre déterminé par un modèle en indentation normale. Pour minimiser le nombre d'essais, nous précisons comment analyser une courbe charge-profondeur, obtenue en indentation instrumentée, pour calculer la dureté Martens sur l'ensemble de la courbe. Pour comparer avec la dureté Vickers, nous avons développé un modèle rhéologique pour décrire le fluage produit par le maintien de 15 s à une charge donnée. L'évolution de la dureté Martens ainsi obtenue montre deux zones, une zone I de dureté constante et une zone II relative à l'effet de taille en indentation. Dans le cas d'échantillons décarburés, la zone I montre une variation de la dureté dont l'ampleur est reliée au niveau de décarburation. A l'aide d'un modèle linéaire, nous calculons une profondeur critique directement proportionnelle à la profondeur de décarburation. Pour un contrôle industriel en continu, nous utilisons les courants de Foucault pour estimer cette profondeur. Enfin, nous étudions l'effet de la décarburation sur les propriétés mécaniques de traction. De nombreuses relations ont été développées pour décrire le domaine plastique. Nous montrons que moyennant quelques précautions d'emploi concernant la déformation considérée, plastique ou totale, il est possible de montrer effet de la décarburation sur le processus de plastification du matériau décarburé.
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Leguen, Claire. "Precipitation controlled prior austenite grain size in steels." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0018/these.pdf.
Full textAbstract:
Au cours de cette étude nous présentons la corrélation existant entre l’évolution de la croissance des grains austénitiques et celle de l’état de précipitation au cours de traitements thermiques d’aciers. Pour cela, nous avons, dans un premier temps, caractérisé l’état de précipitation expérimentalement. Les fractions volumiques précipitées sont mesurées par dissolution électrolytique. La Microscopie Electronique en Transmission (MET) permet d’obtenir les distributions de taille (imagerie HAADF) et la composition chimique des précipités (EDX, EELS pour le carbone et l’azote). Afin de traiter les spectres EELS obtenus sur des carbonitrures complexes du type (V,Nb,Ti)(C,N), nous avons mis en place une approche basée sur la méthode du ‘Least Mean Square Fitting’ (LMSF). Les résultats obtenus par cette routine sont en accord avec ceux obtenus par EDX sur les éléments lourds (Nb,V,Ti,…), ce qui crédibilise les résultats obtenus pour le carbone et l’azote. Dans un second temps, des distributions de taille de grains austénitiques ont été obtenues par observation métallographique après une attaque chimique spécifique (dite de "Bechet-Beaujard"). Dans le cadre de cette étude deux alliages ont été étudiés. (i) Un alliage modèle, le FeVNbCN, présentant des précipités NbCet VCN. La raison du choix de cet alliage est d’étudier l’influence de l’azote sur l’évolution de l’état de précipitation au cours de traitements d’austénitisation. Des modèles thermodynamiques combinés de prédiction des cinétiques de précipitation et de croissance des grains conduisent à des prédictions en bon accord avec les résultats expérimentaux de taille de grains, de tailles de précipités, de composition chimique et de fraction volumique. (ii) Un alliage industriel, le 16MnCr5+Nb a également été étudié. Cet alliage contient des précipités de NbC et de AlN. La corrélation obtenue entre la taille de grains austénitiques et l’évolution de l’état de précipitation montre que la composition chimique des précipités n’entre pas en jeu, mais plus leur taille est petite et plus leur fraction volumique est grande, plus le contrôle des grains par les précipités est efficace. Enfin, nous nous sommes intéressés au phénomène de croissance anormale (lors de traitements thermomécaniques comme ceux réalisés dans l’industrie notamment, la taille de grain austénitique peut croître de façon hétérogène). Ce type de croissance entraîne des instabilités mécaniques indésirables. Nous avons donc développé un modèle de prédiction du risque de croissance anormale pour un état de précipitation donné. Ce modèle présente un très bon accord avec les résultats expérimentaux des deux alliages étudiésDuring this study, the correlation between the evolution of the prior austenitic grain size and of the precipitation state during thermal treatment performed on steels is presented. To do this, the precipitation state has been finely characterized. Precipitate volume fractions were measured by plasma spectroscopy. Transmission Electron Microscopy (TEM) was used to determine the precipitate size distributions (HAADF images) and the precipitate chemical composition (EDX, EELS for carbon and nitrogen). In order to treat ELLS spectra obtained on complex carbonitrides (V,Nb,Ti)(C,N), a routine based on the Least Mean square Fitting have been developed. Results obtained with this method are in good agreement with those obtained by EDX analysis for metallic elements (Nb, V, Ti, …). Then, grain size distributions were determined using a special etching called "Bechet-Beaujard", which reveals the prior austenite grain boundaries. Two alloys have been characterized in this study. (i) A model alloy, the FeVNbCN, which presents two precipitate types, NbC and VCN. This alloy was chosen to study the role of nitrogen on the precipitation state during reversion treatments. A model predicting the precipitation kinetics, coupled with a model for grain growth, give a good agreement with experimental results on grain sizes, precipitate sizes and on precipitate volume fraction. (ii) An industrial steel, the 16MnCr5+Nb was also studied. This alloy exhibits the presence of AlN and NbC precipitates. The correlation obtained between the Prior Austenite Grain Size and the evolution of the precipitation state shows that a large volume fraction of small precipitates allows a great pinning of grain boundaries. Finally, during thermo-mechanical treatments performed in the industry, some large grains may grow faster than smaller grains, leading to the so-called abnormal grain growth. This kind of growth can lead to undesirable mechanical instabilities. We have developed a criterium for abnormal grain growth which predicts the risk of such growth for a given precipitation state. This model presents a good agreement with all experimental results for both studied alloys
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Bayraktar, Emin. "Grossissement du grain ferritique lors du soudage d'aciers sans interstitiels." Paris, CNAM, 2001. http://www.theses.fr/2001CNAM0400.
Full textAbstract:
This study concerns understanding of the ferritic grain growth phenommenon in heat affected zone (HAZ) during the welding of interstitial free steels. Firstly, we have examined in which conditions the grain growth occurs in wedded joints. We have performed thermal simulation test (Dilatometry, Gleeble) in order to reproduce the formation conditions of large grains. We have observed that the large grain in the order of 100 um in HAZ has a very elongated shape as a result of the heat flow and occurs in certain grades of IF steels at a certain distance from the fusion zone slightly over the A temperature Then we have modelled the thermel phenomena during the different welding processes in IF steels and performed an experimental study to verify the proposed mechanism. We have determined the thermal gradient value G (c/mm) as an essential factor for the grain growth phenomenon just as the (austenite ferrite) transformation and then we have explained this phenomenon by means of the proposed model in two stages : nucleation and growth. The growing of these ferrite nucleus depend strongly on the G parameter just as the equations) and also the composition (by transformation temperature Ar3). We have constructed the diagrams allowing to predict the value of G parameter and the corresponding grain size. We have realised the welding limit method show the principal factors allowing to obtain a small ferritic grain size (energy, thickness, transformation, temperature, composition, etc. . . ) and give pratical and simple solutions both of the steel markers and welding shpo. And then, the inetractions between the grain growth phenomenon and precipitation state play an important role and the TiC particles are numerous and suitable to sissolve at the level of the grain growth appearance temperature. At this stage the influence of the precipitation is reinforced by thermal gradient. It may be modified by the composition (changing the transformation temperature) and/or by the welding parameter. Finally, impact tensile tests performed on the welded joints well estimate the fine interest for obtaining the best thoughness value to the fractureCette étude vise à comprendre du phénomène de grossissement du grain ferritique dans la zone à gros grain lors du soudage d'aciers sans interstitiels (IF). Nous avons examiné dans quelles conditions se produit le grossissement du grain dans des joints soudés. On a réalisé des essais de simulation thermique (dilatométrie, machine gleeble) afin de reproduire les conditions d'apparition des gros grains. On a constaté que le gros grain de l'ordre de 100 um observé en ZAC a un caractère très orienté en raison de l'écoulement de la chaleur et intervient dans quelques nuances d'aciers IF a une certaine distance du métal fondu correspondant à une température maximale légèrement supérieure à Ac. On a modélisé les phénomènes thermiques lors des différents modes de soudage dans les aciers IF et effectué des essais expérimentaux pour la validation du mécanisme proposé. On a constaté que le facteur essentiel a déterminer est la valeur du gradient thermique g (\c/mm) au moment de la transformation (austeniteferrite). On a alors expliqué ce phenomene dans les aciers if à partir de ce modèle en deux étapes ; germination et croissance. Les possibilités de croissance de ces germes de ferrite dépendent étroitement du paramètre (g) au moment de la transformation. Différents paramètres sont alors evalués en fonctions des conditions de soudage (par l'intermédiaire des équations thermiques) et de la composition chimique (par l'intermédiaire de la température de transformation, a r 3). Des abaques élaborés permettent de prévoir la valeur du paramètre g et la taille de grain résultante. On a construit le diagramme de soudabilite concernant la nuance et les conditions de soudage. Différents diagrammes élaborés à partir d'une approche paramétrique ont mis en evidence les principaux facteurs permettant d'obtenir une réduction de la taille de grain ferritique (l'énergie, l'épaisseur, la température de transformation, la composition, etc. . . ) Qui peuvent donnent des recommandations pratiques et simples au sidérurgiste et au soudeur. - les interactions possibles entre le phénomène de grossissement du grain et la dissolution des précipites ont ete examinées lors des cycles thermiques de soudage. L'état de précipitation initial joue également un rôle important, des carbures de titane sont les plus nombreux precipités et susceptibles de se remettre en solution dans un domaine de temperature correspondant à celui de l'apparition du gros grain. L'effet de la précipitation est d'ailleurs renforcé avec gradient thermique. Il peut etre modifié par la métallurgie (influence de la composition sur les températures de transformation. . . ) Ou les paramètres de soudage. - des essais de traction par choc realisés sur des joints soudés nous ont permis d'apprécier l'interêt des structures fines afin d'obtenir une meilleure résistance à la rupture
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NICLAS, ANDRE. "Prise en compte des gradients de proprietes lies au traitement thermique dans le dimensionnement des pieces mecaniques." Paris, ENSAM, 1998. http://www.theses.fr/1998ENAM0031.
Full textAbstract:
Dans le cadre du dimensionnement des pieces mecaniques, l'influence des traitements de superficiels sur la tenue en service de la piece ont ete etudies. Le but de l'etude a ete de fournir un outil de simulation des phenomenes physiques presents lors d'une trempe par induction ainsi que de caracteriser le materiau traite afin de pouvoir integrer facilement la presence du procede dans une demarche de conception et d'allegement des organes. L'ajout d'un module de couplage des phenomenes magnetiques et thermometallurgiques au code sysweld a permis de mettre en oeuvre des simulations predictives de trempe par induction sur des pieces inductrielles. Ces calculs donnent acces a la composition microstructurale ainsiqu'aux contraintes residuelles dans la couche traitee, donnees indispensables pour mettre en oeuvre un calcul de tenue en service. Une methode de caracterisation des proprietes elastoplastiques des couches traitees a ete mise en place. Cette methode met en oeuvre des methodes inverses qui, a partir du comportement d'une eprouvette sous chargement, permettent de remonter aux caracteristiques plastiques dans l'epaisseur de la piece. La determination de la tenue a la fatigue polycyclique des couches traitees a egalement ete abordee. Une methode de caracterisation utilisant la thermofatigue et l'analyse des contraintes residuelles a l'interieur de l'eprouvette a permis de trouver la droite de dang van d'un materiau traite. Des interpretations plus generale relatives aux proprietes de fatigue pour certaines microstructures ont ete avancees. Une filiere de calcul complete a ete mise en oeuvre grace aux etudes precedentes et a ete appliquee a des pieces industrielles.
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Suwardi. "Modélisation thermique du traitement de surface par faisceau laser : application au traitement thermique superficiel." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL038N.
Full textAbstract:
Modélisation numérique du traitement thermique superficiel d'une pièce en acier ou en fonte par faisceau laser. Dans une première approche le traitement est effectué sur une pièce fixe de géométrie simple. L'objectif est de valider le calcul et de mettre en évidence les paramètres les plus sensibles. Nous abordons ensuite les traitements au défilé d'abord dans le cas d'une géométrie simple puis ensuite dans le cas d'une pièce de forme complexe. L'approche du modèle par éléments finis est validée numériquement ou expérimentalement, les paramètres pertinents sont décrits. Un effort particulier a été apporté pour l'obtention de données fiables particulièrement en ce qui concerne l'absorptivité (rôle d'un revêtement de surface). Le modèle prend en compte une distribution d'énergie quelconque dans le faisceau laser
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Pierronnet, Michel. "Optimisation du traitement thermique superficiel d'aciers 20MC5 cémenté et 45M5 : étude métallurgique et mécanique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10476.
Full textAbstract:
Les sollicitations auxquelles sont soumises les pièces de pignonnerie automobile, au cours de leur utilisation, conduisent à des exigences structurales spécifiques. Aussi, le traitement thermique doit être optimise de façon à réaliser des couches superficielles dont les caractéristiques métallurgiques et mécaniques assurent une bonne tenue des pièces en service. Dans ce mémoire, nous montrons la possibilité de piloter le refroidissement par pulvérisation pneumatique âpres un chauffage superficiel par induction. Nous étudions d'un point de vue structural et mécanique l'influence de différents types de refroidissement sur la couche affectée thermiquement d'éprouvettes en acier 45m5 et en 20mc5 préalablement cémenté. Pour certains traitements, nous mettons en évidence la formation de structures auto-revenues qui altèrent les caractéristiques des pièces traitées. L'apparition de ces anomalies est comparée aux résultats d'un modèle de calcul de la température superficielle développé dans le cadre de cette étude. Nous proposons et non testons un autre mode de régulation des lois de refroidissement qui améliore la qualité métallurgique des traitements. Enfin, nous mettons en relief les difficultés de la mesure des contraintes résiduelles par diffraction x dans les couches superficielles martensitiques riches en carbone
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Meena, Anil. "Approche correlative vers une production durable de fonte ADI d'un traitement thermique intégré innovant et de son usinabilité." Paris, ENSAM, 2012. http://www.theses.fr/2012ENAM0026.
Full textAbstract:
Les impacts environnementaux dans la production des matériaux métalliques et leurs procédés de transformation sont en augmentation rapide et critique. Ils peuvent être réduits, dans une certaine mesure, par le développement soit d'un matériau de fonction ou par la mise en œuvre d'un nouveau processus de fabrication éco-durable. Dans cette optique, l'émergence récente de fonte " bainitique " (ADI -Austempered Ductile Iron-) peut être considéré comme un saut technologique important répondant à la demande croissante pour les matériaux à hautes caractéristiques mécaniques avec un coût de fabrication maîtrisé. La présente étude traite le développement d'une approche de couplage procédé par l'intégration du processus de coulée, de traitements thermiques et d'usinage de la fonte ductile ADI dans une optique de développement durable. Ce procédé innovant de fabrication de pièces en fonte ADI dit " dans la chaude de coulée " consiste à réaliser les traitements thermiques directement à la suite de la coulée en moule métallique en relation avec l'usinabilité induite. L'analyse des influences des paramètres de ce procédé intégré sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'ADI a été étudiée expérimentalement. Une approche méthodologique sur la coulabilité de la fonte a été développée, puis validée par simulation. Elle utilise les caractéristiques thermiques du métal en fusion pour corréler l'effet combiné du transfert de chaleur à l'état fondu, à l'interface moule/métal, et pendant l'écoulement au travers des sections critiques du moule afin de prédire les défauts de coulée. Enfin, l'usinage de la fonte ADI est étudié expérimentalement dans le cas du perçage à sec et en micro-lubrification (MQL), en lien avec les caractéristiques microstructurales, les mécanismes d'usure d'outil, de formation des copeaux et de la qualité de surface usinée. L'approche corrélative du couplage procédé visent essentiellement à (i) comprendre l'influence des caractéristiques microstructurales de cette nouvelle fonte ADI sur ses propriétés mécaniques, (ii) démontrer l'influence des caractéristiques thermophysiques sur la coulabilité de la fonte ductile dans un moule permanent, et (iii) mettre en corrélation les paramètres de perçage de cette nouvelle fonte ADI avec sa microstructure et ses paramètres de fabricationThe environmental impacts of material production and processing are rapidly increasing and critical. These impacts can be reduced, to some extent, by development of either a suitable material or by implementing a novel process route to improve the material efficiency. In such circumstances, the recent emergence of near-net shape austempered ductile iron (ADI) can be considered as a significant economic advantage to the increasing industrial demand of cost and weight efficient materials. The present study is thus dedicated to the development of an innovative methodology for austempered ductile iron (ADI) manufacturing considering all production aspects such as melt treatment, casting, heat treatment and machining. The innovative process design advances the integrated approach towards casting and heat treatment practices for ADI production in a permanent mould. It is based on the fundamental correlation between the production conditions and its combined influences on the microstructure and mechanical properties of ADI. Moreover, the present study introduces a correlative thermal methodology approach to understand the castability of ductile iron in a permanent mould for ADI production. The simulation tool correlates the combined influences of thermal characteristics, heat transfer at melt/mould interface, and melt's castability on the final casting quality. Finally, the ecological machining of ADI is introduced by implementing the dry and MQL machining process. The key aspect of the novel ADI machinability was investigated with respect to its microstructural characteristics, tool wear mechanisms, chip formation characteristics and the machined surface's quality. The combined correlative approaches provide the key findings aim to (i) understand the influence of microstructural characteristics of novel ADI on its mechanical properties, (ii) demonstrate the influence of thermal characteristics of melt on the castability of ductile iron in a permanent mould, and (iii) correlating the machining characteristics of ADI with its microstructure and production conditions
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Oseguera-Peña, Joaquin Esteban. "Contribution à l'étude de la nitruration des aciers entre 3 et 500 hPa dans l'azote et différents mélanges gazeux N2-H2 ou Ar-N2 en conditions de post-décharge micro-onde en écoulement." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL018N.
Full text
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Ngansop, Nanjip Armand. "Exploration de nouvelles voies métallurgiques ouvertes par la mise en oeuvre d'installations à cycles de recuit rapide : application aux cas des aciers bas carbone calmés aluminium." Lyon, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAL0125.
Full textAbstract:
L’objectif de la thèse était de montrer l’apport de cycles de recuit rapide réalisés avec des installations utilisant le chauffage par induction à flux transverse. A l‘aide d’une installation prototype permettant d’atteindre des vitesses de chauffage de 1000°C/s, nous avons étudié l’impact de cycles de recuit rapide sur microstructure et les propriétés mécaniques de tôles d’acier bas carbone calmé aluminium. La microstructure initiale de ces aciers étant largement gouvernée par leur température de bobinage, deux situations distinctes ont été envisagées : - celle des aciers bobinés froid dont la microstructure initiale est constituée de petits carbures de fer finement répartis dans l’acier et alignés dans la direction de laminage, - celle des aciers bobinés chaud dont la microstructure initiale est caractérisée par de gros carbures dont la répartition dans l’acier n’est pas uniforme. Dans le premier cas, nous avons montré que l’emploi de cycles de recuit intercritique à vitesse de chauffe rapide, conduisent à une fraction volumique d’austénite de 80%, permet d’affiner la microstructure et d’augmenter la résistance d’environ 10% si toutefois le refroidissement est suffisamment au-dessus de 600°C. Dans le second cas, nous avons mis en évidence que l’emploi de cycles de recuit intercritique à vitesse de chauffe rapide, conduisant à une fraction volumique d’austénite de 20%, permet d’améliorer l’emboutissage à condition d’avoir un refroidissement suffisamment lent au-dessus de 600°C. Ce type de cycle conduit à des propriétés d’emboutissage proche de celles des aciers Ultra Low Carbon. L’effet des paramètres des cycles de recuit (vitesse de chauffe, temps et température de recuit, vitesse de refroidissement) a été analysé, ce qui a permis de définir des cycles de recuit optimisé et d’en déduire les caractéristiques de futures installations. L’intérêt des cycles de recuit rapide a été démontré dans ces cas particuliers[The low carbon aluminium killed sheets are widely used in automotive and packaging industry owing to their high formability and deep drawability. From an industrial point of view, these steels are generally continuously annealed at a temperature below Ac1 for about 30 s. However, in laboratory, due to the development of new installations, ultra-rapid annealing cycles combining a high heating rate, a short annealing time and a controlled cooling stage can be performed. In this context, the objective of the present study is to investigate the influence of the parameters (heating rate, annealing time and temperature, cooling rate) of a rapid annealing cycle on the microstructure and on the mechanical properties of low carbon Al-killed steels. To this end, two Al-killed steel sheets differing mainly by their coiling temperature (high : 700°C or low : 600°C) were subjected to different ultra-rapid annealing cycles and their microstructure (grain size, interstitial content in solution) and mechanical properties (microhardness and tensile properties) were evaluated. In the case of the steel coiled at low temperature, it was observed that an annealing temperature just above Ac3 leads to a grain refinement responsible for an improvement of the yield and tensile strengths of the steel without significant modification of its mean plastic ration (rm) and that this improvement increase with increasing the heating and cooling rates. In the case of the steel coiled at high temperature, no grain refinement could obtained. This led us to the conclusion that the size of the carbides and their distribution in the ferritic matrix could play an important role on the microstructure obtained after rapid annealing. ]*
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Dublanche, David. "Contribution à l'étude d'un procédé de durcissementd'acier par jet de plasma d'arc." Limoges, 1993. http://www.theses.fr/1993LIMO0248.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'utilisation d'une torche a plasma d'arc pour la realisation de traitements de durcissement d'acier par trempe apres chauffage superficiel. Bien que le chauffage par induction soit principalement applique industriellement, d'autres techniques dites haute energie peuvent etre employees: le laser, le faisceau d'electrons ou la torche plasma. Apres avoir degage les potentialites du traitement a l'aide d'une torche plasma, nous avons montre la faisabilite du procede sur des eprouvettes cylindriques de deux nuances d'aciers. Ensuite, afin de pouvoir generaliser le traitement a des pieces en acier quelconques, nous avons concu une methode de determination du transfert thermique entre un jet plasma et un materiau. Cette methode est basee sur la minimisation de l'ecart entre les evolutions de la temperature superficielle d'eprouvettes calculees par un modele et celles mesurees. Notre modelisation a porte sur le chauffage d'une piece cylindrique en rotation a vitesse elevee. Nous avons alors ecrit un programme informatique de resolution numerique, selon la methode des volumes de controle, de l'equation de la chaleur en mode transitoire et en deux dimensions. Pour differentes conditions d'essais, apres mesure de la temperature du plasma, nous avons determine les autres parametres du transfert thermique (coefficient d'echange, rayon du plasma a l'impact, forme du profil de temperature du plasma) par ajustement de leurs valeurs introduites dans le calcul, de sorte que l'ecart entre temperature mesuree en surface des eprouvettes et temperature calculee soit minimise. Pour affiner la methode, nous avons aussi compare nos resultats avec ceux obtenus par une technique calorimetrique. Nous avons ensuite etabli la conformite entre les zones affectees thermiquement estimees grace au modele et celles observees. Apres analyse des experimentations modelisees nous avons determine l'influence des parametres de traitement. Le modele nous a enfin permis d'estimer de facon realiste la durete de pieces en acier autotrempant
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Veaux, Michaël. "Étude expérimentale et prévisions par le calcul des cinétiques de transformation de phases, des contraintes résiduelles et des déformations lors de la transformation bainitique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2003. http://www.theses.fr/2003INPL050N.
Full textAbstract:
Une microstructure totalement bainitique est recherchée pour certaines pièces mécaniques en acier. L'optimisation du procédé de traitement thermique en terme de microstructures finales (c'est à dire de propriétés mécaniques), de déformations et de contraintes résiduelles des pièces traitées passe par la modélisation fine des évolutions couplées de température, de microstructures et du comportement thermomécanique de ces pièces. Notre travail a consisté d'abord à étudier expérimentalement les cinétiques de transformation bainitique, le comportement thermomécanique des microstructures formées et l'influence d'une contrainte sur la transformation bainitique (plasticité de transformation et effet de la contrainte sur la cinétique) pour un acier moyennement allié (35MnV7). Nous avons ensuite mis en œuvre différents modèles de prévision des cinétiques de transformation de phases et de comportement thermomécanique à l'échelle d'épouvettes sans gradients (modèles macroscopiques et microscopiques). Les validations expérimentales effectuées à cette échelle ont permis de passer à l'échelle d'éprouvettes massives (gradients élevés) avec la prise en compte de l'ensemble des couplages dans des simulations numériques par éléments finis. L'incidence des transformations de phases sur la genèse des contraintes internes et des déformations au cours du refroidissement a été analysée en détail. La réalisation de traitements thermiques de trempe de cylindres instrumentés a permis de valider les simulations et surtout de montrer que la prise en compte de l'interaction contraintes internes - cinétique de transformation bainitique est nécessaire pour la prévision des distributions de microstructures et duretés finalesA fully bainitic microstructure is required for some mechanical steel parts. The simulation of the dedicated heat treatment process is necessary to optimise the parts in terms of final microstructures (i. E. Mechanical properties), residual stresses and distortions. The first part of the work deals with the experimental study of the bainitic transformation kinetics, the thermomechanical behaviour of the formed microstructures and the effect of an applied stress on the bainitic transformation (transformation plasticity and kinetic effect) for a middle alloyed steel. Different models for the prediction of phase transformation kinetics and thermomechanical behaviour (macroscopic and microscopic cnes) have been used at the scale of specimen without gradients. The. Experimental validations at that scale have allowed to move to the scale of massive specimen (with high gradients) for whlch the dlfferent coupllngs between thermal, metallurglcal and mechanlcal phenomena have been taken into account in finite element simulations. The influence of phase transformations on the development of internai stresses and deformations during cooling have been analysed in details. Moreover, quenching experiments with in-situ temperature measurements have allowed to validate the numerical simulations. It has been pointed out that it is necessary to take into account the effect of internai stresses on bainitic transformation kinetics to predict final microstructure and hardness distributions
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Aliaga, Charles. "Simulation numérique par éléments finis en 3D du comportement thermomécanique au cours du traitement thermique d'aciers : application à la trempe de pieces forgées ou coulées." Paris, ENMP, 2000. http://www.theses.fr/2000ENMP0882.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur le developpement d'un outil de simulation numerique du traitement thermique des aciers. La simulation numerique d'un procede aussi complexe necessite la comprehension de la thermique, de la mecanique et de la metallurgie ainsi que de leurs interactions pendant tout le refroidissement. Cette etude se trouve au carrefour de plusieurs disciplines comme le numerique, la mecanique et la metallurgie. Dans le but de realiser une etude complete, cette etude fait suite a de precedents travaux dans chacune des disciplines nommees, et a pour but de faire converger les connaissances dans ces domaines pour realiser l'ensemble des couplages necessaires pour une representation realiste du procede. C'est tout naturellement que ce travail se decompose principalement en trois parties : premierement les methodes numeriques employees pour la resolution du probleme thermomecanique sont decrites. Le modele thermomecanique repose sur une loi de comportement thermo-elasto-viscoplastique additive a ecrouissage isotrope et cinematique. Le modele elements finis est base sur un traitement original de l'element p1+/p1 dans le but de reduire le temps de calcul tout en conservant l'ordre d'interpolation de l'element. Le couplage thermomecanique est un couplage alterne par increment de type gauss-seidel. Ce couplage est gere par une gestion automatique du pas de temps pour assurer la convergence globale du systeme. Dans une deuxieme etape, nous avons integre un modele de calcul des evolutions des cinetiques de transformation de phases au cours du refroidissement de pieces presentant un gradient de teneur en carbone. Finalement, nous avons developpe les couplages metallurgie-thermomecanique, et l'ensemble de ces interactions est valide sur des geometries cylindriques. Enfin, au dernier chapitre nous presentons la confrontation modele-experience sur deux types d'application. Premierement dans le cas de refroidissement naturel d'un coupon de rail, et deuxiemement sur la trempe d'un pignon automobile cemente. La strategie du modele couple permet d'envisager des simulations pour des cas industriels de la phase de refroidissement et de trempe du procede de traitement thermique.
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Claudinon, Stéphane. "Contribution à l’étude de la distorsion des aciers au traitement thermique : suivi en continu par vision artificielle et simulation numérique par éléments finis." ENSMP, 2000. http://www.theses.fr/2000ENMP0875.
Full textAbstract:
La plupart des pièces métalliques subissent un traitement thermique afin d’améliorer leurs caractéristiques mécaniques et leur tenue en service. Ces traitements dans la masse (trempe) et/ou de surface (trempe superficielle, traitements thermochimiques) sont réalisés à haute température dans une plage de 500 a 1000\c. Toutefois, les procédés utilisés génèrent le plus souvent des contraintes résiduelles et des variations dimensionnelles des pièces traitées. Ces distorsions restent relativement mal maîtrisées, notamment en raison du très grand nombre de paramètres nécessaire à leur prévision. L'objectif principal de l’étude est la mise en place de moyens de mesures non intrusifs des distorsions afin de valider les modèles de prévision des déformations et de suivre la cinétique des phénomènes. Dans ce but, un four de traitement thermique a été conçu pour être instrumente par des cameras ccd. Deux techniques ont été développées : la mesure par suivi de contours, adaptée plus particulièrement à l’étude de pièces axisymétriques, et la mesure par stéréovision qui permet d’accéder, pour des géométries de pièces plus complexes, au champ de déplacements tridimensionnels. Les résultats obtenus par suivi de contours portent sur différentes nuances d'aciers et sur une géométrie particulière d’éprouvette de déformation. Les cinétiques des distorsions obtenues sont comparées à des calculs par éléments finis reprenant les conditions expérimentales ainsi que les principales caractéristiques des aciers utilises. La stéréovision a été appliquée à une seconde géométrie d’éprouvette et sur une nuance d'acier. Les résultats prometteurs obtenus confirment l'apport, dans ce domaine, des méthodes optiques permettant une analyse à champ complet.
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Mauriès, Sébastien. "Caractérisation et modélisation de la séquence de précipitation de carbures au cours du traitement thermique d'aciers martensitiques alliés." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001195/.
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Les aciers martensitiques revenus à 5% de chrome, principalement utilisés pour les outillages de forge et de fonderie sous pression présentent des durées de vie limitées en raison des sollicitations thermomécaniques sévères en service. La tenue en service à haute température est directement liée à la stabilité des carbures alliés de taille nanométrique qui se forment au-delà de 450°C au cours du revenu. L'étude vise à caractériser les carbures alliés dès les premiers stades du revenu et de déterminer de quelle façon la séquence de précipitation est modifiée. En ce sens, des éléments carburigènes (V, MO) ou influençant la précipitation (NI, CO) ont été ajoutés pour modifier la précipitation d'un acier de référence à 5% de chrome notamment à des températures voisines du pic de durcissement secondaireMartensitic steels containing 5% chromium, mainly used for forging and high-pressure die casting tools show limited lifetime due to severe thermo-mechanical working conditions. The resistance to stress at high temperatures is directly related to the stability of nanometer sized alloyed cabides which are formed beyond 450°C during tempering. The study aims to characterize alloyed carbides in the early stages of tempering and determine how the sequence of precipitation is changed. In that way, carbides forming elements (V, MO) as well as influencing the precipitation (NI, CO) were added to change the precipitation of a low-silicon AISI H11 steel previously studied, especially at temperatures near the peak hardness
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Boufoussi, M'Barek. "Modélisation thermique, métallurgique et mécanique du traitement thermique superficiel par faisceau laser." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL046N.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur la modélisation du traitement thermique superficiel par faisceau laser. Au cours de son traitement le matériau subit des évolutions de température et de microstructure qui génèrent des déformations et des contraintes internes dans la pièce traitée. Elle comporte d'une part une étude de l'influence des paramètres du procédé sur les profils des contraintes résiduelles. Le calcul thermique-métallurgique-mécanique est appliqué au traitement thermique superficiel de plaques en acier xc42 et 55c1. La genèse des contraintes internes et des déformations permanentes au cours du traitement a été analysée. Le calcul permet de prévoir de façon satisfaisante la géométrie, les distributions de dureté et de contraintes résiduelles de la zone affectée thermiquement. L'étude de l'influence des paramètres du procédé sur les profils de contraintes résiduelles montre que les variations admissibles de ces paramètres, conduisent a des contraintes résiduelles en surface qui restent relativement faibles par rapport a la limite d'élasticité du matériau. Ce fait est attribué principalement aux vitesses de refroidissement mises en jeu dans le traitement laser qui sont limitées par la conduction dans le matériau. Une simulation numérique a permis de montrer qu'un traitement laser avec un refroidissement additionnel de la pièce traitée, permet d'augmenter notablement le niveau de contraintes résiduelles de compression dans la zone traitée
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Bielousova, Oleksandra. "Etude de la structure et des propriétés de revêtements composites obtenus par la projection gazodynamique à froid." Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne), 2013. http://www.theses.fr/2013ENISE019.
Full textAbstract:
[Le] Développement intensif de l'industrie dans le sens de la conception et l'optimisation de nouveaux matériaux et revêtements mène à l'invention et l'élaboration des nouvelles technologies des revêtements en poudre. Une de ces technologies est la projection à froid de divers matériaux et composites. Les propriétés des matériaux composites dépendent de leur composition et de la structure de phases. Pour cette raison, il semble raisonnable de gérer la structure du matériau projeté à froid par le traitement thermique suivant. Cette technologie combinée ouvre des nouvelles possibilités de contrôler la composition de phases, de dislocations et la structure des grains des matériaux. Dans ce cas, les nouvelles opportunités pour obtenir les compostions des phases différentes et les propriétés des matériaux sont ouvertes. L'objectif principal de ce travail est d'étudier les caractéristiques spécifiques des processus de projection à froid des revêtements composites obtenus par le dépôt des mélanges des poudres ou des couches distinctes de matériaux doux et durs et de définir leur influence sur la structure et les propriétés composites afin d'obtenir et développer les nouvelles applications des revêtements composites. Trois groupes principaux des revêtements sont étudiés : le revêtement en Al-acier inox pour une application possible comme un revêtement de bariière thermique, le revêtement intermétallique Ti-El et nouveau revêtement antifriction au lubrifiant interne en acier inoxydable-SiC. Le traitement thermique des revêtements est réalisée à favoriser la formation de composants intermétalliques et graphitisation de la matrice en acier inoxydable dans le cas de revêtements acier-SiC. Les propriétés mécaniqus des revêtements telles que la microdureté et le module élasticité sont évaluées sur la base de la théorie de la plasticité à gradient de déformation et les paramètres de la dépendance de profondeur d'indentation des matériaux sont calculées. Les applications possibles des revêtements déposés sont développées et discutéesIntensive development of the industry in the direction of design and optimisation of novel materials and coatings leads to invention and elaboration of new powder coating technologies. One of these technologies is Cold Spray of various materials and composites. The properties of composites materials depend on their phase composition and structure of various phases. For this reason, it seems to be reasonable to manage the cold sprayed material structure by following heat treatment. Such a combined technology opens the new opportunities to control the phase comporition, dislocation and gain structure of materials. In this case, the new opportunities to obtain various phase composition and properties of materials are opened. The main goal of the work is to examine the specific features of cold spraying process of composite coatings obtained by deposition of powder mixtures or separate layers of soft and hard materials, and to define their influence on composite structure and properties in order to obtain and to develop the new composite coating applications. Three main groups of coating are studied : Al-SS coating for possible application as a thermal barrier coating, Ti-Al intermetallic coating and naw anti-frictional SS-SiC coating. Thermal tratment of the coatings is performed to favour the formation of intermetallic components and stainless steel matrix graphitisation in case of SS-SiC coatings. Mechanical properties of the coatings such as microhardness and elastic modulus are evaluated on the base of straingradient plasticity theory and the parameters of the depth dependence of the materials are calculated. Possible applications of the deposited coatings are developed and discussed
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Gueydan, Valérie. "Modélisation numérique du flambage de bandes en acier dans les recuits continus." Metz, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1997/Gueydan.Valerie.SMZ9734.pdf.
Full textAbstract:
Les produits plats en acier, destinés à l'industrie automobile, à l'électroménager, à l'industrie de l'emballage (boites de conserve, boites boisson), etc. , sortent fortement écrouis du laminage. Le recuit continu a pour fonction de recristalliser l'acier afin de lui donner des caractéristiques adaptées à ses utilisations ultérieures. Cependant, l'évolution du marché conduit les fabricants à proposer des produits toujours plus larges et moins épais, ce qui augmente les risques de formation de plis sur les rouleaux du recuit. Pour remédier à ce problème fortement pénalisant pour la productivité des lignes, une étude sur le flambage à l'origine de ces plis a été engagée ; ceci fait l'objet du travail que nous présentons dans cette thèse. L'originalité de cette étude est qu'elle traite d'un problème de flambage survenant sur une structure soumise à un chargement en traction. Des calculs par éléments finis en statique ont permis de simuler les phases de préflambage, flambage et postflambage. La contrainte en compression qui conduit la bande en acier à flamber est de type secondaire. Elle est tributaire des caractéristiques dimensionnelles de la bande et du rouleau ainsi que des caractéristiques mécaniques, tout comme les niveaux critiques de flambage et les modes de flambage. En fonction de la géométrie du rouleau, une bande flambe à un niveau de chargement plus ou moins important. Il se forme sur la structure un nombre d'ondulations susceptible d'évoluer au cours du chargement. Ces ondulations présentent des amplitudes variées, également dépendantes de la traction appliquée. Des comparaisons entre les déformées issues de calculs et mesurées expérimentalement ont permis de valider la modélisation numérique mise au pointDuring rolling, the work hardening is very increased on steel plate products. Continuous annealing is then used to recrystallise steel, in order to obtain characteristics that will be well adapted for further applications. The observed production tendency is to propose products more and more wide, and more and more thin. As a result, the probability of buckling is increased during the annealing process. This buckling leads to the formation of weves on the ribbons nears the cylinders present on the annealing lines. The aim of this work is to solve this problem by determining the origin of these waves. In this study, the buckling problem of a structure submitted to tensile loading is treated. Finite element simulation under static conditions have permitted to predict the different stages of buckling (i. E. Pre-buckling, buckling and post-buckling). It has been shown that the compression stress which leads this type of structure to buckle is to secondary type. It depends on one hand of the mechanical and dimensional characteristics of the steel band and on the other hand of dimensional characteristics of the cylinder. The critical levels of buckling and the buckling modes are also depending on these characteristics. The amplitudes of the waves vary also with the tension applied to the structure. Comparisons between finite element simulation results and experimental ones have permitted to validate quantitatively the modeling developed here
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Vanderschaeve, Frédérique. "Influence de l'azote en forte concentration sur les phénomènes de précipitation dans les aciers." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10120.
Full textAbstract:
L'addition de fortes teneurs en azote permet l'élaboration de nuances d'aciers inoxydables à propriétés améliorées. Cependant, les mécanismes par lesquels l'azote influe sur la nature et la stabilité de la microstructure, et par conséquent, conditionne les propriétés mécaniques et physico-chimiques des aciers, ne sont pas clairement identifiés. L'objet principal du présent travail est d'étudier l'influence des traitements thermiques sur la microstructure d'aciers inoxydables austénitiques et martensitiques sursaturés en azote, et ce, en vue de leurs applications potentielles à hautes températures. La structure austénitique se décompose par précipitation discontinue de nitrure de chrome lors de maintiens en température sur l'intervalle (700c-900c). Le stade de croissance de cette précipitation s'effectue en conditions non stationnaires, puisque l'on passe d'une réaction régie par la diffusion intergranulaire du chrome à une réaction qui tend à être contrôlée par sa diffusion en volume. Il en résulte que les caractères de la précipitation discontinue ne vérifient pas les prévisions des modèles usuels. L'existence de la précipitation discontinue de nitrure de chrome conduit à un durcissement du matériau. La densité élevée de dislocations dans les structures martensitiques favorise la précipitation continue de divers types de nitrures. Le phénomène existe à des températures aussi basses que 300 °C et la réaction est très rapide. Cependant, la grande finesse des précipités aux températures inférieures à 600 °C rend délicate leur mise en évidence en microscopie électronique, et nécessite d'avoir recours à des techniques indirectes. L'existence de cette précipitation fine s'accompagne d'un durcissement des aciers sur l'intervalle (300 °C - 500 °C)
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Arbab, Alireza. "Modélisation métallurgique du laminage à chaud des tôles d'aciers au carbone non alliés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1998. http://www.theses.fr/1998ECAP0661.
Full textAbstract:
L’obtention de tolérances dimensionnelles de plus en plus serrées sur les tôles d'aciers laminées à chaud nécessite de progresser dans la prévision des efforts de laminage. L’objectif du présent travail est de développer un modèle mathématique du laminage à chaud, à base physique, dans le cas des tôles fortes en aciers au carbone non alliés. Ce modèle mathématique appelé SPEED (strength prediction by evolution equations of dislocations) comprend trois sous modèles : le modèle de déformation décrit la courbe contrainte-déformation à chaque passe ; le modèle d'évolution structurale décrit l'évolution de la structure de l'acier entre les passes ; le modèle de force calcule l'effort de laminage à partir de la contrainte d'écoulement. La complexité des phénomènes métallurgiques à étudier et la diversité des conditions de laminage justifient une étude expérimentale soignée pour l'établissement du modèle de déformation. Un montage de compression à chaud, équipé d'un système de trempe in-situ, a donc été construit ; un programme d'analyse automatique des données trace les courbes contrainte-déformation. Le choix de six nuances d'aciers et de conditions expérimentales représentatives du laminage a chaud des tôles fortes a permis la constitution d'une base de données homogène. Le modèle de déformation repose sur une équation originale d'évolution de la densité de dislocations, qui traduit la compétition entre l'écrouissage et la restauration dynamique. Le domaine de la recristallisation dynamique est décrit en utilisant deux corrélations expérimentales originales qui simplifient considérablement l'écriture : il a de ce fait un bon rapport précision-simplicité. Le calage est effectué sur la base de données expérimentales à l'aide d'une procédure automatique d'identification des paramètres qui permettra dans le futur l'extension à de nouvelles nuances d'aciers. Le modèle d'évolution structurale décrit la recristallisation statique et/ou metadynamique et l'évolution de la taille des grains, par des expressions présentant un bon compromis précision-simplicité. Pour le calcul des efforts de laminage, une version améliorée du modèle classique de Sims a été développée. Le modèle SPEED a été teste avec succès sur de nombreuses données issues de laminoirs industriels : les résultats montrent qu'il améliore significativement la prévision des efforts sans aucune procédure d'adaptation.
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Vanoverberghe, Laurent. "Anticipation des déformations lors du traitement thermique de pignons de boîtes de vitesses." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004771.
Full textAbstract:
Il existe deux stratégies principales pour fabriquer des engrenages, liées à l'ordre d'enchaînement de l'usinage de finition et du traitement thermique. Dans le cas qui nous occupe ici chez Renault, la majorité des pièces produites adopte un processus où le traitement thermique termine la gamme de fabrication, ce qui n'autorise aucune modification de la géométrie de la denture en sortie de trempe. Il est donc primordial d'analyser les déformations qui apparaissent lors de cette étape. Indépendamment de ces stratégies de fabrication, la vie d'une pièce peut être divisée en deux phases : la mise au point et la vie série. Chaque période génère des problématiques séparées. Pour la première, il est utile de connaître au préalable la déformation de la pièce lors du traitement thermique, voire des autres opérations de la gamme. Un état de l'art des modélisations phénoménologiques actuelles est donc dressé, ainsi qu'une liste des données nécessaires au calcul. L'applicabilité de la simulation numérique à ce problème est alors étudiée. Une bonne corrélation qualitative a été observée entre simulation et données expérimentales. Cependant, étant donné la complexité des donnée nécessaires et la détermination des conditions aux limites, une autre possibilité a également été développée, structurée autour d'une base de données recensant les déformations des engrenages de chaque site. Cette méthodologie a été implémentée dans une application qui est maintenant utilisée sur tous les sites de mécanique Renault. Une fois cette mise au point terminée, la pièce entre dans la deuxième phase, la vie série. Celle-ci voit apparaître alors un second type de problème : la dérive du processus nominal. Cette dérive peut être occasionnée par exemple par une matière légèrement modifiée, des conditions d'usinage optimisées ou une variation du traitement thermique qui échappe aux contrôles classiques mis en place. Nous nous attachons ici principalement aux dérives qui provoquent une variation dimensionnelle de la pièce mais le principe peut être appliqué à d'autres variations. Retrouver le plus rapidement possible l'origine d'une telle dérive et la corriger alors que la production est arrêtée est impératif. Nous proposons donc ici les fondements d'une méthode permettant de reconnaître l'origine d'une dérive identifiée à partir de la seule mesure de la déformation de la pièce. Une base des dérives possibles est créée en réalisant une décomposition modale (POD) des simulations numériques représentant les variations du process. En projetant la mesure réelle sur cette base, nous sommes ainsi capables d'identifier l'origine de la dérive et donc de réduire les délais d'analyse du problème.
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Danylova, Olena. "Etude des relations microstructure/propriétés mécaniques des aciers bas carbone microallies, en fonction des paramètres du traitement thermique et thermomécanique." Lyon, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAL0038.
Full textAbstract:
Les aciers bas carbone micro-alliés constituent aujourd'hui une classe de matériaux métalliques à forte potentialité en raison de la simplicité de leur procédé d'élaboration et de leurs caractéristiques mécaniques intéressantes. Notamment, ces aciers possèdent des résistances mécaniques élevées couplées à une bonne résilience et à une basse température de transition ductile/fragile. Notre étude a consisté en une caractérisation présentant deux volets : - le volet microstructural abordé par les moyens des microscopies optique, à balayage et transmission et les moyens micro-analytiques ; -le volet mécanique à partir d'essais conventionnels (essai de traction, essai Charpy, essai BDWTT, nanodureté). La finalité du travail était d'appréhender la corrélation entre les états microstructuraux complexes du type « bainitique » avec les caractéristiques mécaniques. La mixité de la variante bainitique bill avec une martensite revenue, assure le meilleur compromis entre les exigences imposées par les conditions en service. Cependant, ce compromis n'est accessible qu'avec l'apport des espèces micro-alliées qui, initiant une précipitation sous forme de carbonitrures, contribuent à affiner les grains de l'acier, condition indispensable à l'obtention de bonnes propriétésLow carbon micro-alloyed steels produce today a lot of metallic materials having high level of potentialities because of the possibility to use an elaboration processing more economic in association with interesting mechanical properties. Especially ' such steels have high mechanical strength coupled with a high toughness and a low brittle/ductile transition temperature. Our study has consisted in approach of characterization at two levels: - First one is a micro structural characterization by using of optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and microanalysis devices. - the second corresponds to a mechanical testing investigation such as tensile test, Charpy-V or U-notched test, BDWTT test, nano-hardness. The finality of these investigations has to carry out the correlation between the varied types of “bainitic” microstructures and the mechanical properties. The mixing of the bill type bainite and the tempered martensite provides the better compromise between the requirements asked for applications. However, this compromise is accessible only with the contribution of the micro-alloyed elements, which originate a precipitation under the form of the carbonitrides. These last contribute to the grain refinement in steels. This condition is absolutely necessary in order to have a high level of mechanical properties
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Mebarki, Nadia. "Relation microstructure-propriétés mécaniques d'aciers martensitiques revenus destinés aux outillages de mise en forme d'alliage légers." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1124.
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Aubry, Cécile. "Modélisation et étude expérimentale des cinétiques de revenu/autorevenu d'aciers trempés : prévision des contraintes résiduelles de trempe dans un acier cémenté en incluant l'autorevenu." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1998. http://www.theses.fr/1998INPL030N.
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La prévision quantitative des contraintes résiduelles de traitement thermique nécessite la modélisation et le calcul des champs de température, des transformations de phases et de l'évolution des contraintes et des déformations au cours du traitement. Si de nombreux travaux portent sur le traitement de trempe, l'incidence de l'autorevenu et du revenu de la structure trempée a été peu étudiée. Le but de ce travail est d'analyser les conséquences de l'autorevenu de la martensite sur la genèse des contraintes internes lors de la trempe de pièces cémentées. Nous avons développé un modèle de calcul des cinétiques de transformations de phases au cours du revenu et de l'autorevenu, basé sur la connaissance des cinétiques isothermes (diagrammes TTT de revenu). Le revenu est décrit par trois transformations : la précipitation des carbures de transition, la décomposition de l'austénite résiduelle et la transformation des carbures de transition en cémentite. L’autorevenu est associé uniquement à la précipitation des carbures de transition. Une validation expérimentale de ce modèle est décrite dans le cas de l'acier 70MC5. Elle a consisté à établir expérimentalement, par dilatométrie et résistivimétrie, un diagramme de transformations au chauffage continu, à en déduire le diagramme TTT de revenu. Nous avons ensuite comparé les cinétiques et les courbes dilatométriques expérimentales et calculées pour différentes conditions de chauffage. Ce modèle métallurgique a été intégré dans le modèle de prévision des contraintes résiduelles de traitement thermique déjà développé au laboratoire. Nous avons de plus pris en compte les variations de densité provoquées par l'autorevenu de la martensite. Le calcul complet a été appliqué au cas de cylindres d'acier 27MC5 cémentés et trempés dans différents fluides (huile à 50°C, huile à 160°C, gaz (azote)) afin d'obtenir différents niveaux d'autorevenu de la martensite. Du point de vue expérimental, nous analysons les différences entre ces traitements, en comparant les évolutions de température, les résultats métallurgiques (microstructures, duretés, teneurs en austénite résiduelle) et les résultats mécaniques (profils de contraintes résiduelles). La genèse des contraintes internes est analysée à l'aide de la simulation numérique, en relation avec la chronologie des différentes transformations de phases. L’effet de l'autorevenu est précis. La comparaison entre résultats expérimentaux et numériques fait ensuite l'objet d'une discussion.
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Dessieux, Roger. "Élaboration d'aciers au chrome par métallurgie des poudres." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112208.
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Pour définir les conditions optimales d'obtention par P. M. D'aciers au chrome (à taux de carbone bien définis, de densité et d'hamogénéité satisfaisantes, et présentant des carbures fins et réguliers), les phénomènes intervenant pendant le frittage sous différentes atmosphères (hydrogène, Argon, Vide) de plusieurs systèmes Fer-Chrome-Carbone ont été analysés. Dans une première partie, après avoir suivi le comportement des élémentaires purs (fer, chrome et graphite), les mélanges binaires Fe-Cr, Fe-C, Cr- ont été abordés avant d'étudier différents ternaires Fe+Cr+Graphite (avec Cr. ≤ 30%, C≤1,5% mass. ) Les techniques expérimentales utilisées (analyse des gaz O2 - CO- CO2 - H2O, dilatométrie, microsonde, RX …) ont montré l'influence considérable des oxydes superficiels et de leur réduction (donc de la nature de l'atmosphère) sur le frittage de tels systèmes. La connaissance des processus intervenant pendant le transfert thermique ne permet cependant pas de résoudre parfaitement le problème de l'homogénéité des aciers ainsi élaborés. Dans une deuxième partie, l'utilisation de poudres préalliées a permis:- soit d'utiliser une poudre Fe 20Cr qui supprime les difficultés d'homogénéisation entre les éléments métalliques ainsi que l'apparition d'une porosité de seconde espèce - soit d'introduire le carbone par l'intermédiaire d'une poudre de fonte ou de carbure de chrome Cr3c2 L'analyse des phénomènes se déroulant avec ces différents mélanges a permis de définir les conditions optimales d'élaboration d'aciers Fe-Cr-C à partir de poudre (Fe 20Cr) additionnée de graphite ou de Cr3c2 soit: -température de frittage limitée à 1240°C évitant l'apparition néfaste d’une phase liquide - traitement sous vide favorisant la réduction des oxydes et la sphéroidisation des pores -chauffage rapide limitant l'oxydation et réduisant la décarburation. Les aciers ainsi obtenus présentent une excellente densité, une teneur en carbone reproductible et des carbures finement dispersés.
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Shiekhelsouk, Mohamad Najeeb Cherkaoui Mohammed. "Modélisation polycristalline et étude expérimentale du comportement mécanique d'aciers Fe-Mn à l'effet TWIP. Prise en compte du traitement thermique d'élaboration sur le maclage et les contraintes internes." [S.l.] : [s.n.], 2007. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/2007/Shielkhezsouk._Najeeb.SMZ0738.pdf.
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Kopia, Agnieszka. "Étude expérimentale et modélisation de la réactivité chimique au sein de matériaux multiphasés ferrite - supraconducteurs." Toulon, 2000. http://www.theses.fr/2000TOUL0008.
Full textAbstract:
Des systèmes composites granulaires ferrite - supraconducteurs O4/Bi2Sr2Ca2Cu3Ox, en abrégé F/S) ont été élaborés et caractérisés en jouant sur trois paramètres: la fraction volumique en additifs de ferrite NiFe2O4, la température de traitement thermique, le temps de traitement thermique. Nous avons essayé de maîtriser la dégradation du solide composite en déterminant l'évolution de chaque phase au moyen de diverses techniques que nous avons essayé de corréler : diffraction de rayons X, mesures magnétiques à basse température, mesures de résistance électrique à basse température, mesure par specîroscopie d'impédance complexe électrique à haute température (T>25°C). Dans une première étape, la thèse développe l'étude expérimentale de la dégradation du système par diffraction de rayons X et propose une première modélisation. Deux types de réactions sont mises en évidence, l'une entre constituants, l'autre d'auto-dégradation de la phase supraconductrice. L'analyse de la diffusion chimique des éléments aux interfaces ferrite/supraconducteur a été réalisée à partir de microscopie électronique à balayage. Elle a permis de compléter l'étude de dégradation en définissant des coefficients de diffusion apparents. Dans une deuxième étape, une étude cinétique à haute température par spectroscopie d'impédance complexe électrique a permis de compléter la description des mécanismes de réaction-diffusion au sein de ces systèmes multiphasés complexes. L'étude révèle encore la présence de deux types de réactions. Dans une troisième étape, nous analysons les résistances électriques à basse température (10 à 300 K) et sous champ magnétique modéré. Des effets magnétorésïstifs géants sont ainsi caractérisés en fonction des paramètres de traitement et de compositionGranular composite systems made of ferrite NiFejO^ and superconducting phase Bi2Sr2Ca2Cu3Ox. (noted as F/S composites) have been elaborated and characterized. These multiphase systems depend on three parameters: the ferrite volume fractions (<£), the temperature (T) and the time (t) of thermal treatment- The chemical degradation of the solid composite was controlled by determining the evolution of each phase using various techniques: X-ray diffraction analyses, scanning electron microscopy including X-ray local analyses, magnetic susceptibility and electrical resistance measurements at low temperature. High temperature electrical impedance spectroscopy analyses has been performed to better understand the chemical evolution of the system during a thermal treatment. Using the X-ray diffraction analyses, a kinetics study led to a modeling of the reaction kinetics in this composite system. Two types of reactions were considered: a S/F inter-grain reaction and a S/S self-degradation reaction. Using scanning electron microscopy and ED AX equipment, the concentration profiles of the elements of each phase S and F have been determined: diffusion coefficients have been defined using a simplified Pick law. High temperature electrical impedance spectroscopy analyses have delivered new kinetics data: two types of evolutions forthe resistance of the composite system are evidenced. New kinetics parameters are proposed through a mode! of evolution describing the degradation of a system. Finally the electrical resistances at low temperature of specific composites have been analyzed as a function of variable applied magnetic fields. Giant magnet oresi stive effects have been observed: they strongly depend on the thermal treatment parameters (temperature and time for a fixed composition)
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Nicot, Christophe. "Etude des mécanismes d'endommagement d'aciers a roulement sollicites en fatigue : effet de défauts de surface simulant des conditions de lubrification polluée et rôle du traitement thermique." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0023.
Full textAbstract:
Ce travail constitue l'un des éléments d'un projet global qui vise à définir une nouvelle méthode de calcul de la durée de vie des roulements. Il porte sur l'étude des mécanismes d'endommagement d'aciers à roulement, sollicites en fatigue, avec des conditions reproduisant celles de la lubrification polluée, et concerne plus particulièrement la phase d'amorçage d'une fissure. Une étude bibliographique nous a permis de poser le problème et de montrer en particulier l'importance du traitement thermique, et donc de la microstructure, vis à vis de ce type de sollicitation. Il apparaît en effet dans ces conditions que le taux d'austénite résiduelle doit être important et la dureté suffisante. Nous présentons alors les techniques expérimentales et la méthodologie d'analyse. Puis nous montrons que l'utilisation de cycles de trempe à palier(s) permet d'obtenir sans modifier les conditions d'austénitisation à la fois une dureté et un taux d'austénite résiduelle élevés, dont la stabilité thermomécanique est alors améliorée. Nous donnons une interprétation thermodynamique de ces résultats basée sur des observations en microscopie électronique en transmission met. Nous présentons ensuite un essai de fatigue simple, pour lequel l'état de contrainte est très proche de celui obtenu pour un chargement de hertz, et ou l'effet de la pollution est simule par une indentation. Cet essai nous a permis d'étudier l'influence de la microstructure obtenue pour différents traitements thermiques et différents aciers à roulement, sur le comportement en fatigue. Enfin, nous analysons les résultats des essais de fatigue simulant le fonctionnement en condition de lubrification polluée à l'aide d'un modèle disponible au laboratoire, base sur les concepts de la métallurgie physique. Pour cela nous calculons les contraintes engendrées par la présence d'une indentation de type Vickers, en utilisant la méthode des éléments finis (concentrations de contraintes), les concepts de la métallurgie physique (contraintes résiduelles) et le concept de l'inclusion équivalente d'Eshelby. Nous retrouvons avec un très bon accord les résultats expérimentauxThis work constitutes one part of a more global project which is aimed at defining a new bearing life calculation method. We have studied the damage mechanisms of bearing steels cyclically stressed in contaminated lubricant simulating conditions. More precisely, we have examined crack initiation mechanisms. Firstly, a bibliographical study allows us to pose the problem and to show the importance of heat treatment, and therefore microstructure, towards this kind of solicitation. The percentage of retained austenite must be higher with a correct hardness. Secondly, we present experimental engeneering and our method of analysis. Theo, we show how interrupted quench cycles allow us, without autenisation conditions modification, to obtain in the same time, sufficient hardness and high percentage of retained austenite, which is also more thermo-mechanically stable. We have a thermodynamic interpretation of the whole part of our results based on TEM observations. Then, we have perfected a very simple fatigue test in which lubricant contamination effect is simulated by an indentation. This kind of test allows us to study the influence of microstructure obtained for different heat treatment and steel compositions, on crack initiation resistance. Finally, we have analysed fatigue test results with the assistance of a model available in the laboratory, based on the concept of physical metallurgy. To this end. We have developed a calculation method of stresses based on the FEM method (stress concentrations), dislocation approach (residual stresses) and ESHELBY concept (deformation incompatibilities)
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Demeulier, Luc. "Absorption et désorption de l'hydrogène dans les aciers liées aux opérations d'électrozingage." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0558.
Full textAbstract:
Si une étude présente un caractère expérimental important, elle se heurte rapidement a la réalisation d'un très grand nombre d'essais, et par conséquent à des interprétations complexes et fastidieuses. Pour lever ces difficultés, une utilisation rationnelle de la méthodologie des plans d'expériences peut être effectuée. Cet outil a ainsi permis d'isoler les paramètres les plus importants vis-à-vis de l'absorption et la désorption de l'hydrogène au cours du procédé d'électrozingage. Nous avons montré que le produit peut se décomposer en deux sous-ensembles au comportement différent : le substrat d'acier et le dépôt de zinc. La meilleure méthode pour doser l'hydrogène piégé dans le dépôt est de réaliser sa fusion sous gaz vecteur et cette quantité est modifiée par les paramètres significatifs (c'est-a-dire ayant une influence) du zingage (chimie du bain, densité de courant, présence d'additifs organiques et interaction entre ces deux derniers paramètres). Cependant, il n'existe pas de corrélation entre cette mesure et le risque de fragilisation par l'hydrogène. Par contre, une corrélation est observée si nous effectuons les dosages par désorption sous vide à 300°C. Nous avons pu fixer des plages de valeurs, pour nos aciers, de concentration critique en hydrogène. Ainsi, dans le cas de l'acier au carbone xc55 martensitique, une valeur précise de la concentration critique, 0,75 cm3/100 g de métal, a été déterminée. Cependant, il n'est pas possible de généraliser cette limite a tous les aciers : en effet, si la quantité d'hydrogène diffusible ne varie pas avec la composition chimique ou le traitement thermique de l'acier, la concentration critique, elle, en dépend fortement ; ainsi, elle est inferieure a 0,13 cm3/100 g pour un acier 42 cd 4 traite a 44/46 hrc, alors que pour ce même acier traité à 37/39 hrc, elle est supérieure à 0,29 cm3/100 g. La concentration en hydrogène diffusible dans l'acier est essentiellement déterminée par la phase de décapage acide (pour l'absorption) et le dégazage industriel (pour la désorption). Cependant, l'effet limite de cette dernière opération incite à imposer une meilleure maitrise industrielle du décapage acide afin de limiter l'absorption de l'hydrogène dans le substrat. L'observation des facies micro fractographique de pièces cassées par rupture différée a permis de lever, en partie, l'ambiguïté sur l'origine de la rupture. Lorsque le facies est entièrement inter granulaire et avec une grande quantité de pattes d'oie, nous pouvons conclure avec certitude que la rupture est due a l'hydrogène en relation avec son piégeage sur les joints de grains, et une modification des mécanismes de déformation plastique.
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Detourbe, Sylvie. "Contribution à l'étude des traitements mixtes de nitruration et d'oxydation assistés par plasma en vue d'améliorer la résistance à la corrosion atmosphèrique des aciers." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10399.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous avons cherché différentes solutions compatibles avec les traitements sous décharge électrique afin d'obtenir des couches mixtes de nitrures et d'oxyde de fer (magnétite). Afin de comparer leur comportement, nous avons réalise des études structurales des configurations obtenues, pour différents aciers faiblement alliés. La teneur en oxygène de ces couches a pu être vérifiée par analyses par spectrométrie optique à décharge luminescente : elles ont permis de montrer des variations sensibles de la teneur en éléments métalliques résiduels ou additionnels (Si, Ni, Cr. . . ) avec une accumulation de ces composés à l'interface oxyde-métal et à l'interface oxyde-nitrure. Ces résultats ont été confirmés par spectrométrie de masse d'ions secondaires. Des lames minces réalisées en sens travers et examinées en microscopie électronique à transmission ont permis de caractériser les interfaces oxyde-nitrure. Des tests de corrosion en milieu naturel et des mesures électrochimiques ont permis d'étudier la tenue à la corrosion des différentes couches de nitrures obtenues
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Daniélou, Armelle. "Etude métallurgique du comportement en fatigue d'aciers sans interstitiels au voisinage de la température ambiante." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0714.
Full textAbstract:
Les aciers dits sans interstitiels (aciers « IF »), ont une excellente aptitude à la mise en forme. Cependant leur comportement en fatigue est mal connu. L’objet de ce travail est l'étude du développement de la plasticité et des mécanismes d'amorçage dans le domaine de la fatigue endurance et de la fatigue oligocyclique dans ces aciers dans la plage de température -80°C et +120°C. Les travaux expérimentaux ont été effectués sur deux aciers IF, l'un d'origine industrielle, l'autre issu de coulée synthétique et qui a servi de référence. Des alliages à base de fer ultra pur ont également été utilisés, pour préciser l'effet des éléments en solution solide. Nous avons mis en évidence, par des mesures de volume d'activation, que la température ambiante correspond à la température de transition de l'acier IF (entre comportement basse et haute température), a la vitesse de déformation plastique de 10 puissance-3 s puissance-1. Les essais de fatigue en traction/compression ont montre que la durée de vie de l'acier IF industriel augmente fortement avec la fréquence à température ambiante, pour une sollicitation en contrainte imposée. Une méthode originale consistant a mesurer l'échauffement de l'éprouvette au cours du cyclage a permis de détecter le début du développement de la plasticité et d'étudier sa variation avec la fréquence. Nous avons montré que la température de transition est dépendante des éléments en solution solide (interstitiels ou substitutionnels). Elle est plus basse pour l'IF que pour le fer ultra pur. L’influence du phosphore sur le comportement en fatigue des aciers if a également été étudiée. Ces observations nous ont amenés à proposer une loi de comportement cyclique fondée sur la théorie de l'activation thermique, et écrite à l'échelle des grains. Elle devrait permettre d'effectuer le calcul par éléments finis d'une configuration réelle de grains conduisant à l'amorçage d'une fissure en sollicitation cyclique.
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Iacob, Constantin. "Transfert thermique et transfert de masse en lit fluidise. Application à la nitruration d'aciers." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES020.
Full textAbstract:
Le lit fluidisé a d'excellentes propriétés, comme milieu de chauffage, quant à l'homogénéité de sa température et aux valeurs du coefficient de transfert thermique. Pour des conditions de chauffage bien définies, le coefficient d'échange thermique lit fluidise-pièce immergée dépend de la vitesse de fluidisation, de la taille des particules du lit et des dimensions des pièces à chauffer. Le transfert de matière entre le lit fluidisé et des surfaces immergées a été étudié dans le cas de traitements thermochimiques de nitruration. Les paramètres dynamiques du lit et la composition du mélange de nitruration (ammoniac et azote) influencent la cinétique de diffusion de l'azote en surface des pièces et la morphologie de la couche nitrurée. La nitruration en lit fluidisé est comparée à la nitruration de type classique en gaz, à la nitruration en plasma et à la nitruration en bains de sels.
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Hédin, Marc. "Sensibilité aux conditions initiales de l'évolution microstructurale de la ferrite d'aciers austéno-ferritiques vieillis dans le domaine 300-400°C." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES080.
Full textAbstract:
La ferrite des aciers inoxydables austéno-ferritiques se décompose selon un mode spinodal en deux solutions solides isomorphes, l'une riche en fer () et l'autre riche en chrome () pour des températures atteignant 400°C. Cette décomposition est parfois accompagnée par une précipitation homogène d'une phase intermétallique (phase g). Dans ce travail, nous étudions l'influence des paramètres d'élaboration de l'acier, et plus particulièrement celle de la vitesse de trempe, sur l'évolution microstructurale au vieillissement du matériau. Ces évolutions microstructurales se produisant dans la ferrite à très fine échelle, la sonde atomique et la spectrométrie Mössbauer ont été les outils privilégiés de cette étude. L'analyse des états de réception a montré que le niveau de décomposition de la solution solide ferritique était directement corrélé à l'efficacité de la trempe. Les écarts initiaux de démixtion se trouvent ensuite répercutés sur l'évolution ultérieure du matériau au cours des traitements thermiques. Plus la vitesse de trempe est importante, moins l'état initial est décomposé et plus l'évolution ultérieure au vieillissement est retardée. L'étude des tout premiers stades de vieillissement a révélé l'existence d'une réversion de la démixtion qui se traduit par une amélioration des propriétés mécaniques de l'acier. Nous expliquons cette réversion par la disparition de germes de la phase formés lors du passage de l'acier, durant la trempe, dans le domaine de germination-croissance du diagramme de phases. Ces germes se dissolvent aux températures de traitement thermique (300-400°C) qui placent l'acier dans le domaine de décomposition spinodale. La dissolution des germes fait place à des fluctuations locales de la concentration du chrome, qui servent de tremplin à l'amorce de la décomposition spinodale. Selon l'efficacité de la trempe, le nombre de germes formés sera plus ou moins important, et donc l'amorce de la décomposition spinodale sera plus ou moins rapide expliquant ainsi les décalages de cinétiques observés.
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Avril, Ludovic. "Elaboration de revêtements sur acier inoxydable : simulation de la fusion par l'irradiation laser : caractérisation structurale, mécanique et tribologique." Paris, ENSAM, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00000681.
Full textAbstract:
L'irradiation par un laser Nd-YAG pulsé est mise en oeuvre afin d'élaborer des revêtements épais sur acier inoxydable X30Cr13, par fusion superficielle avec apport de bore ou nitrure de bore hexagonal (h-BN) : alliages borurés polyphasés ou composites métal-céramique. Les coupes métallographiques permettent de déterminer l'épaisseur de chaque revêtement (zone fondue) et révèlent des microstructures de solidification caractéristiques : front plan, cellulaire et dendritique. Les caractéristiques optiques du faisceau laser sont déterminées : divergence, distance focale, rayon du spot et distribution de la puissance dans le plan focal. La simulation des effets thermiques est fondée sur la modélisation par différences finies de la distribution spatio-temporelle de la température, dans l'acier irradié par balayage du faisceau pulsé. Par ce moyen, la prévision de l'épaisseur atteinte par la zone fondue et la description de l'avancement du front de fusion durant l'irradiation deviennent possibles, d'où une meilleure description des conditions d'incorporation de matière, selon un processus de fusions et solidifications successives. Les propriétés mécaniques, module d'élasticité et dureté, des divers revêtements sont déterminées à partir d'essais de nanoindentation. Dans des conditions d'irradiation optimales, la dureté du composite atteint 10 GPa et celle de l'alliage boruré, 14 GPa, alors que l'acier non traité a une dureté de 4 GPa. L'analyse systématique du comportement tribologique des revêtements est effectuée en configuration bille-sur-disque, à 25 ʿC sous différentes charges (1 à 10 N), puis à 300 et 500 ʿC sous 2 N. A température ambiante, le glissement à sec sur bille en rubis de ces deux types de revêtements est caractérisé par un coefficient de frottement réduit et un faible taux d'usure volumique, par rapport à ceux de l'acier non traité, révélant une résistance nettement renforcée envers l'usure adhésive et/ou abrasive. A partir de 300 ʿC, en revanche, leur tenue au frottement se dégrade, malgré l'abaissement sensible du coefficient de frottement
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Kaza, Guy. "Contribution à l'étude de la résistance thermique de contact et à sa modélisation à travers l'écrasement de l'interface tôle-outil dans la mise en forme à chaud de tôles d'acier." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1249/.
Full textAbstract:
Nous avons mené une étude exploratoire sur l'évaluation en mise en forme à chaud de la résistance thermique de contact (RTC) tôle/outil pour mieux en appréhender les relations avec les paramètres que sont la pression et la rugosité. L'importance de la RTC dans des applications telles que l'emboutissage à chaud vient du fait qu'elle contrôle directement les échanges de chaleur et indirectement les propriétés finales des pièces. L'étude a porté sur la faisabilité de la mesure de la RTC entre un acier à outil X38CrMoV5 et une tôle d'acier pour l'emboutissage à chaud en l'occurrence la nuance 22MnB5. Deux moyens développés au LETEE et à l'ICA-Albi ont permis d'évaluer l'influence de la pression de contact sur la RTC respectivement en régime thermique établi pour le LETEE et transitoire pour l'ICA-Albi. La gamme de pressions comprises entre 4 et 80MPa explorées sur le moyen du LETEE a permis de mesurer une RTC qui diminue en ordre de grandeur de 2 ×10-4 à 6 ×10-5 m2KW-1. L'étude de l'effet de la rugosité à travers deux états de surface (poli et rectifié) sur les échantillons en X38CrMoV5, a montré des valeurs de RTC légèrement plus importantes sur les échantillons rectifiés. La tendance de la RTC à diminuer quand la pression augmente, a été confirmée sur le moyen de l'ICA-Albi, soit en variations comprises entre 3. 4 ×10-4 m2KW-1 et 2. 7 ×10-4 m2KW-1 pour des pressions allant de 40 à 160 MPa. Comparativement, les valeurs obtenues sont en moyenne deux fois supérieures à celles mesurées au LETEE et les variations sont plus faibles. La RTC a ensuite fait l'objet d'une modélisation en deux étapes. La première étape a porté sur la mise en place d'un modèle d'écrasement des aspérités tenant compte de leur comportement rhéologique (élastique, plastique ou élastoplastique) pour évaluer l'aire de contact. La deuxième étape a consisté ensuite à définir une relation entre la RTC et la pression de contact à partir d'un modèle prédéfini liant l'aire de contact à la RTC. À partir du modèle de conductance obtenu, la simulation du contact tôle/outil sous ABAQUSTM, nous a permis de reproduire des températures en fonction de la pression de contact, avec des écarts maximaux de 5 °C par rapport aux températures expérimentalesAn exploratory study has been conducted to estimate the thermal contact resistance (TCR) in hot forming at the sheet/tool interface, in order to understand its relationships with pressure and surface roughness parameters. The importance of the TCR in applications such as hot stamping comes from the fact that it controls the heat exchanges directly and has an indirect effect on the properties of the final parts. The study is focused on the feasibility of measuring the TCR between a tool made of X38CrMoV5 steel and a steel sheet made especially for hot stamping. The grade of sheet used in the study is 22MnB5 grade. Two facilities developed at the LETEE and at ICA-Albi have helped to assess the influence of contact pressure on TCR in constant thermal conditions for the LETEE and transient conditions for the ICA-Albi respectively. A range of pressures between 4 and 80 MPa has been explored on the LETEE facility. A decrease in TCR from 2 × 10-4 to 6 × 10-5 m2KW-1 in order of magnitude was measured. The influence of surface roughness has been investigated through two surface states on X38CrMoV5 tool samples: one is a ground surface and the other is a polished state. The results showed slightly larger values of TCR for rectified samples. The trend of decreasing TCR with an increase in pressure has been confirmed on the ICA-Albi facility. Variations between 3. 4 × 10-4 m2KW-1 and 2. 7 × 10-4 m2KW-1 have been measured for a range of pressures from 40 to 160 MPa. In comparison, the values obtained are on average twice as high than those measured at the LETEE and with lower measurement variations. The TCR has then been subject to a two steps modelling process. The first step is focused on site crushing of asperities taking into account their rheological behavior (elastic, plastic or elastoplastic) to assess the contact area. The second step consisted in defining a relationship between the TCR and the contact pressure from a predefined model, linking the contact area to the TCR. From the resulting conductance model, a simulation of contact has been conducted under ABAQUSTM. By simulation, the evolution of temperatures according to contact pressure has been reproduced with a maximum deviation of 5°C from experimental temperature measurements
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Wang, Yuanli. "Étude des échanges d'énergie entre un plasma d'arc et une surface métallique : application au traitement thermique superficiel des aciers et des fontes." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD497.
Full textAbstract:
Les échanges d'énergie entre un plasma d'arc et une surface métallique ont été étudiés en utilisant les transformations de phase au cours des cycles thermiques comme points de repère pour les températures atteintes par le matériau. A partir de ces points de repère, un calcul numérique a permis de déterminer les coefficients de transfert thermique. Les différents paramètres (puissance du plasma, nature et débit du gaz, vitesse de balayage, distance de et modes de refroidissement) ont été étudiés. Une application la trempe superficielle des aciers 35CD4, 20CD4, 10006, C55 et des fontes grises, avec des profondeurs de trempe jusqu'à 1,5mm et une largeur de trempe jusqu'à 5mm, a ensuite été développéeThe thermal exchange between the plasma arc and the metallic surface was studied by using the reference marks, to which is heated up the substrate, provided by the phase transformation during the thermal cycles. With these references marks, the thermal exchange coefficient was determined by a numeric calculation. The different parameters (the plasma power, the speed of the torch relative to the substrate, the nature and the flow rates of the plasma gases, the distance between the torch and the substrate, and the cooling modes) were studied. The surface hardening was applied to the steels 35CD4, 20CD4, 100C6, C55 and cast irons, with the hardening depth to 1,5 mm and the hardening width to 5 mm
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Shiekhelsouk, Mohamad Najeeb. "Modélisation polycristalline et étude expérimentale du comportement mécanique d'aciers Fe-Mn à l'effet TWIP : prise en compte du traitement thermique d'élaboration sur le maclage et les contraintes internes." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ038S/document.
Full textAbstract:
Les aciers à effet TWIP (TWinning Induced Plasticity) suscitent un regain d'intérêt au niveau de la sidérurgie mondiale car ils combinent simultanément très haute résistance mécanique et très grande ductilité. Ces excellentes propriétés mécaniques sont liées à la présence de maclage mécanique, mécanisme connu sous le nom d'effet TWIP. L'objectif majeur de cette thèse est d'étudier l'effet TWIP sur plusieurs nuances d'aciers Fe-Mn (entièrement austénitiques, austéno-ferritiques duplex) afin de développer une loi de comportement prédictive des aciers à effet TWIP. La première partie de cette thèse fut donc consacrée à la détermination du comportement des aciers austénitiques Fe-Mn-C à effet TWIP. Pour ce faire, un modèle micromécanique par transition d'échelle en élastoviscoplasticité a été développé en se basant sur une description physique des mécanismes de déformation considérés dans cette étude: glissement cristallographique et maclage mécanique. Les interactions macle-glissement et macle-macle en relation avec le comportement de l'écrouissage à l'échelle du polycristal et à l'échelle du grain ont été finement analysé. La seconde partie de ce travail a été consacrée à la caractérisation du comportement d'aciers duplex Fe-Mn-Al-C par la Diffraction des Rayons X afin d'évaluer les contraintes internes initiales dans les deux phases ainsi que leur évolution avec la déformation au cours d'un essai mécaniques in situ. Une modélisation du comportement d'aciers duplex a été établie dans le but de développer un outil d'optimisation de la microstructure (proportion de la phase ferritique/austénitique) dans une approche "Alloy design". Puis, des essais de traitement thermique ont été faits afin de favoriser le maclage dans les aciers duplexSteels having TWIP effect (TWinning Induced Plasticity) are very interesting for the worldwide siderurgy, because they simultaneously combine very high mechanical strength and ductility. These excellent mechanical properties are related to the presence of mechanical twinning, the so-called TWIP effect. The major objective of this thesis is to study the TWIP effect on several grades of Fe-Mn steels (entirely austenitic, austeno-ferritic duplex) in order to develop a predictive behavior law of steels with TWIP effect. The first part of this work consisted of the modelling of the behavior of Fe-Mn-C austenitic steels having TWIP effect. A micromechanical model using the scale transition method in elastoviscoplasticity has been developed. It is based on a physical description of the deformation mechanisms considered in this study: crystallographic slip and mechanical twinning. The twin-slip and twin-twin interactions in relation with the hardening behaviour at the polycrystal scale and the grain scale have been finely analyzed.The second part of this work is concentrated on the characterization of the behavior of Fe-Mn-Al-C duplex steels by X-rays diffraction in order to evaluate the initial internal stresses in the two phases as well as their evolution with the deformation during an in situ tensile test. A modeling of the duplex steel behavior was established in order to develop an optimization tool of the microstructure (proportion of the ferritic/austenitic phase) in an approach "Alloy design". Then, tests of heat treatment were made in order to generate the TWIP effect in the duplex steels
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Matula, Martin. "Etude du rôle de la microstructure sur les caractéristiques électrochimiques de la corrosion intergranulaire des aciers inoxydables austénitiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2000. http://www.theses.fr/2000ECAP0658.
Full textAbstract:
Ce travail est basé sur l'étude de l'influence d'un traitement thermique provoquant la sensibilisation a la corrosion intergranulaire d'un acier inoxydable austénitique AISI 316l, à très basse teneur en carbone. Les résultats métallographiques, chimiques et électrochimiques sont les suivants : parmi les échantillons traites thermiquement, les plus sensibilises, sont ceux obtenus après le traitement thermique effectue a 650°C. La sensibilisation est quantifiée par des tests électrochimiques qui suivent l'évolution de la déchromisation due à la précipitation des carbures m 2 3c 6 aux joints de grains. Lorsque la corrosion est accentuée par la démolybdènisation due à la précipitation de la phase de laves riche en molybdène, cette sensibilisation est mieux observée par le test chimique de Streicheir. Grâce à la très faible teneur en carbone, une normalisation a permis de préciser clairement les deux étapes d'évolution de la teneur en chrome lors de la formation des carbures : au cours de la première période, la teneur en chrome diminue dans la zone intergranulaire, lors de l'autre période une réhomogénéisation correspond a l'élargissement de cette zone et a la remontée de la teneur en chrome. En définitive, ce travail présente les deux caractéristiques suivantes : _ aspects scientifiques : - interprétation physicometallurgique et normalisation statistique de la formation des carbures m 2 3c 6, ainsi que de l'appauvrissement et de la réhomogénéisation du chrome autour de ces précipités, et des phases de laves (Fe 2mo), provoquant un appauvrissement en molybdène - application de cette normalisation aux résultats de différents tests. _ Aspects technologiques : - optimalisation des conditions expérimentales des tests électrochimiques. - comparaison de la sensibilité et de la fiabilité entre les tests destructifs aux acides bouillants, et les tests electrochimiques.
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Fourmentin, Richard. "Modélisation thermodynamique du système Fe-Zn-Al-Cr à 460°C et son impact sur les procédés de galvanisation." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-Fourmentin.pdf.
Full textAbstract:
En raison de l'utilisation d'équipements en acier inoxydable lors de la galvanisation de tôles automobiles, le chrome se trouve de façon "naturelle" dans les bains de zinc, qui contiennent également de l'aluminium et du fer. L'objectif de cette thèse est de déterminer l'influence du chrome sur les équilibres thermodynamiques entre la phase liquide et les phases solides, en élaborant le diagramme Fe-Zn-Al-Cr à 460ʿC. Une série d'expériences a été menée dans les systèmes ternaires Fe-Zn-Cr et Al-Cr-Zn à 460ʿC. Ces résultats expérimentaux ainsi que le diagramme Fe-Zn-Al à 460ʿC, grâce au logiciel Thermo-Calc ont permis d'obtenir la modélisation du diagramme Fe-Zn-Al-Cr par l'optimisation des paramètres d'interactions entre atomes dans les différentes phases solides et liquide. Ce diagramme quaternaire a été confronté aux résultats de galvanisations et de galvannealing d'aciers IF, afin de proposer un modèle expliquant l'influence de la présence du chrome sur les revêtements obtenus. Ce modèle a également été étendu à des aciers industriels présentant des problèmes de "galvanisabilité".
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Nicaise, Grégory. "Sensibilité de l'acier martensitique Z10CDNbV9-1 à la fragilisation par les métaux liquides." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-179.pdf.
Full text
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Dalloz, Alexandre. "Étude de l'endommagement par la découpe des aciers dual phase pour application automobile." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260080.
Full textAbstract:
Les exigences d'allègement des pièces structurales automobiles ont conduit au développement de nouvelles nuances d'aciers aux propriétés mécaniques de plus en plus élevées. Parmi ces nuances dites Très Haute Résistance (THR), les aciers dual phase, avec leur microstructure composite ferritemartensite, offrent un très bon équilibre entre résistance mécanique et formabilité. Cependant, des observations récentes ont montré que l'étape de découpe avait tendance à altérer ces bonnes propriétés. L'objectif de la présente étude est d'améliorer notre connaissance des mécanismes mis en jeu au cours de la découpe afin de pouvoir les prendre en compte pour le développement des futures nuances.Un premier travail d'observation et de caractérisation (MEB, microdureté, essais mécaniques...), a été effectué de manière à mettre en évidence les effets de la découpe à la cisaille sur la microstructure et les propriétés mécaniques des tôles. Ces résultats révèlent l'existence d'une zone affectée par la découpe qui s'étend sur environ 200 μm. Cette zone se caractérise par un écrouissage et une déformation microstructurale importants. Cette déformation conduit localement à la décohésion des phases ferritique et martensitique.
La formation de cette zone en cours de découpe a été étudiée à travers deux approches distinctes : d'une part, le développement d'un montage de cisaille instrumentée permettant d'observer l'évolution de la microstructure, et, d'autre part, la simulation numérique du procédé qui donne accès aux grandeurs mécaniques locales dans la tôle. Il apparait que l'endommagement et la rupture de l'acier sont pilotés par la décohésion des interfaces ferrite-martensite, elle-même fortement dépendante de
l'état de triaxialité des contraintes.
L'étude du comportement des bords découpés, au cours de sollicitations postérieures à la découpe, a permis de confirmer l'amorçage rapide des fissures dans la zone affectée par la découpe et l'impact direct de la taille de cette dernière sur la perte de ductilité des pièces découpées.
Enfin, de nombreux traitements thermiques, appliqués à une nuance sélectionnée, ont permis de désigner deux voies distinctes d'amélioration du comportement des nuances dual phase face à la découpe: d'une part la transformation d'une troisième phase lors du recuit, d'autre part le rééquilibrage des propriétés au sein de la microstructure par l'application d'un traitement de revenu.
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Becker, Eric. "Investigations experimentales et numeriques pour l’identification des parametres clefs du procede de thixoforgeage de l’acier sur le produit mis en forme." Paris, ENSAM, 2008. http://www.theses.fr/2008ENAM0038.
Full textAbstract:
L’industrie cherche en permanence à minimiser le temps et les coûts, à simplifier leur processus de fabrication tout en maximisant la qualité de leurs produits. Cette démarche s’applique pour l’industrie de la mise en forme des métaux. Dans ce contexte, un procédé innovant de mise en forme, le thixoforgeage, s’est développé, permettant d’obtenir des pièces de formes complexes aux qualités mécaniques élevées en minimisant le nombre de phases du processus de fabrication. Ce procédé utilise les propriétés de l’état semisolide des alliages métalliques, cet état étant obtenu par fusion partielle du solide. Dans le cadre de la mise en forme de l’acier à l’état semi-solide, les difficultés liées à la température de travail et la méconnaissance du comportement mécanique et thermomécanique du matériau rendent difficile le développement industriel du procédé. Cette thèse a l’ambition d’améliorer la compréhension du comportement de l’acier lors de sa mise en forme par thixoforgeage. L’objectif est également de développer l’exploitation du modèle original deux phases multiéchelle « micro-macro », et son implémentation dans les solveurs 2D et 3D de Forge 2007®. Pour atteindre cet objectif, des essais expérimentaux avec des dispositifs spécifiques et innovants ont été réalisés. Une étude paramétrique de l’opération de thixoforgeage a été mise en place. Les principaux paramètres de conduite du procédé ont été identifiés. Ces paramètres sont la vitesse de mise en forme, la température initiale de l’acier et la température initiale de l’outil. Pour chaque essai, l’évolution des efforts de mise en forme, la nature de l’écoulement et la qualité des pièces produites au travers de l’observation macrographiques et micrographiques de leur structure métallurgique et d’essais mécaniques, ont été étudiées. Des essais avec des outillages instrumentés ont également permis une caractérisation des échanges thermiques entre l’outil et la pièce lors de la mise en forme. Ce nombre important d’essais a permis de décrire l’influence et de montrer l’importance de ces paramètres dans la mise en forme par thixoforgeage. Ces essais ont également servi de base au recalage du modèle multiéchelle « micro-macro » et des coefficients d’échange thermique entre l’outil et la pièce. Les essais et les simulations ont été comparés afin de déterminer et améliorer la capacité prédictive du modèle implémenté dans le logiciel Forge2007®Industry is permanently looking for minimizing production time and cost, simplifying their manufacturing process while maximizing the quality of their products. This is applied by the metal forming industry. In this context, an innovative forming process, the thixoforging, is developed, making it possible to manufacture complex parts with elevated mechanical properties. Moreover the thixoforging permit to minimize the number of phases of the manufacturing process. This process uses the semi-solid state properties of metal alloys, this state being obtained by partial fusion of the solid. For steel thixoforging, the difficulties related to the work temperature and the lack of knowledge of the mechanical and thermomechanical behavior of the material. These make the industrial process development difficult. This thesis contributes to improve comprehension of the steel behaviour during thixoforging. The objective is also to develop the exploitation of the original multi-scale model “micro-macro”, and its implementation in the 2D and 3D Forge2007®. Software. To achieve this goal, experimental testing with a specific and innovative device was carried out. The main thixoforging parameters were identified and studied. These parameters are the forming speed, the initial steel temperature and the initial tool temperature. For each test, the evolution of the forming load, the nature of the plastic flow and the quality of the thixoforged parts characterised by the macrographic and micrographic observations of their metallurgical structure and mechanical tests, were studied. Tests with instrumented tools also allowed a characterization of heat exchange between the tool and the part during forming. This big number of tests made it possible to describe the influence and to show the importance of the forming speed, the initial temperature of the steel and the initial temperature of the tool during thixoforging of a part. These tests were also used as a basis for calibration of the “micro-macro” model multi-scale and the heat exchange coefficients between the tool and the part. The tests and simulations were compared in order to determine and improve the predictive model capacity implemented in Forge2007® software
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Alwan, Raad Aboud. "Analyse des évolutions structurales et du comportement mécanique d'un acier au chrome-nickel-molybdène à très bas carbone du type Z1CNDA 12-09-02, en fonction des traitements thermiques." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112002.
Full textAbstract:
Nous avons étudié le comportement structural d'un alliage inoxydable martensitique de composition : Fe-11,7 Cr-9,2 Ni-1,99 Mo-0,71 A1-0,34 Ti en fonction de différents cycles thermiques appliqués dans l'intervalle des températures comprises entre -160 et 1150°C. La cinétique de la transformation austénitique, ainsi que la fraction volumique d'austénite de réversion conservée à l'ambiante -lors de traitements isochrones ou isothermes- ont été caractérisées en fonction des conditions de traitement. L'étude du comportement de l'alliage au cours de revenus isothermes, a montré que cet alliage se durcit en trois stades, impliquant la formation de précipités différents ou d'amas avant que n'interviennent les phénomènes de survieillissement et la formation de l'austénite de réversion. Finalement, pour obtenir des propriétés mécaniques (Rm et R 0,002) intéressantes ainsi qu'une amélioration de A % et KCV' il s'est révélé souhaitable de procéder à des traitements de revenu à des températures comprises entre 525 et 550°C, pour lesquelles le gain de ductilité et de résilience est obtenu au détriment d'une légère diminution des caractéristiques de résistanceWe have studied the structural behavior of a stainless steel capable of age hardening, with a very low carbon content. The martensitic alloy concerned by this research has the following composition : Fe-11. 7 Cr-9. 2 Ni-1. 99 Mo-0. 71 Al-0. 34Ti. The thermal treatments have been undertaken in the temperature range of -160°C and 1150°C. The kinetics of the austenitic transformation and the volumic fraction of reversed austenite stabilizes at ambient temperature have been caracterized as a function of the treatment conditions (isothermal and/or isochronal). During isothermal tempering three stages of hardening may occure before the overaging phenomenon and the formation of reversed austenite. Finally, interesting mechanical properties (Rm and R0. 002) and the improvement of A % and KCV for this alloy, can be obtained when the tempering is performed in the range of 525-550°C, the increase in ductility and toughness being obtained to the detriment of a small decrease in mechanical proof
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Li, Bin. "Ségrégation majeure dans les aciers coulés en continu." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0120.
Full textAbstract:
La présence de la ségrégation majeure dans les aciers coulés en continu, en particulier la ségrégation axiale et la ségrégation en forme de V, est encore la raison principale de la limitation de la technique de coulée continue pour certaines nuances d'acier à haute teneur en carbone. De grands efforts ont été menés pendant ces dernières années pour l'investigation des mécanismes de formation de la ségrégation majeure dans les aciers coulés en continu. Cependant, les mécanismes proposés dans la littérature sont controverses. Dans notre étude, nous avons effectué des expériences au laboratoire pour simuler la formation de la ségrégation axiale et les v ségrégés avec des conditions thermiques contrôlées. Nous avons pu confirmer que ces défauts ségrégés sont formés par un processus de fissuration du réseau dendritique et de remplissage de ces fissures par le liquide enrichi en soluté. Les causes principales de la fissuration du réseau dendritique sont le retrait de solidification, la contraction thermique et la déformation mécanique du métal déjà solidifié. Dans cette même étude, nous avons également développé un modèle numérique pour calculer la ségrégation majeure dans les brames d'aciers de coulée continue en tenant compte uniquement de l'écoulement du liquide interdendritique, provoque par le retrait de solidification, par la convection mixte thermique et chimique et par le gonflement du métal déjà solidifié.
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Ollat, Mélanie. "Characterization and modeling of microstructural evolutions during the thermal treatment of cold-rolled Dual-Phase steels." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI097/document.
Full textAbstract:
Les aciers Dual-Phase (DP) sont des aciers à très haute résistance mécanique (AHSS) fortement utilisés pour des applications automobiles en raison de leur très bon compromis résistance mécanique/ductilité ainsi que par leur habilité à répondre aux multiples exigences industrielles (bas prix, assemblage, revêtement etc.). A l'heure actuelle, le développement d'aciers DP apparait durable pour la caisse-en-blanc des structures automobiles. La microstructure ferrite-martensite, caractéristique des aciers DP, est obtenue par un traitement thermique complexe composé de différentes étapes au cours desquelles différents mécanismes métallurgiques entrent en jeux. Les principales difficultés de production sont liées au fait (i)que les évolutions microstructurales sont influencées par les différents paramètres de traitement thermique (vitesse de chauffe, température ...), (ii) que les différentes étapes de traitement sont interconnectées et que (iii) les évolutions microstructurales peuvent se chevaucher et, part conséquent, interagir entre elles. Ces travaux de thèse ont pour objectif d'améliorer la compréhension des évolutions métallurgiques entrant en jeux lors des traitements thermiques des aciers DP, et notamment d'améliorer la compréhension de l'influence des paramètres de traitement. Les différentes évolutions métallurgiques ont été, dans un premier temps, caractérisées en couplant un ensemble de techniques expérimentales (dilatométrie, dureté, TPE ...) et grâce à un protocole assurant de décorréler les mécanismes se superposant et interconnectés. A titre d'exemple, les deux principaux mécanismes entrant en jeux lors de l'étape de recuit intercritique ont été, dans un premier temps, étudiés séparément ((1) la recristallisation a été étudié en dessous de la température de formation d'austénite et (2) la formation d'austénite a été étudié sur un acier pré-recristallisé) avant de se concentrer sur le cas des aciers laminés à froid où la recristallisation et formation d'austénite se superposent. Le projet avait également pour objectif de développer des outils de prédictions permettant de décrire les évolutions microstructurales basés sur des approches empiriques (loi de JMAK) ainsi que vers des modèles à base plus physique (mixed-mode modèle et modèle diffusif). Une attention particulière a été dédié à discuter de la fiabilité, l'adaptabilité, des forces et limitations des différentes approches développéesDual-Phase steels (DP) are one of the most used Advanced High Strength Steels (AHSS) for automotive applications because they present good strength/ductility compromise and they adapt to number of industrial constraints (low price, shaping, welding, coating etc.). Nowadays, the development of DP steels seems to be promising and sustainable for the body-in-white structure. The typical ferrite-martensite microstructure, characteristic of DP steels, are obtained by a thermal treatment composed of different stages during which metallurgical evolutions occur. Major difficulties of their processing are due to the fact that (i) microstructural evolution kinetics are influenced by cycle parameters (heating rate, annealing temperature etc.), (ii) different stages are interconnected and (iii) some microstructural evolutions may overlap and, therefore, interact. This PhD-work aimed at getting a better understanding of microstructural evolutions during the thermal cycle of DP steel and, namely, the influence of cycle parameters. Different microstructural evolutions occurring during the thermal cycle were first characterized coupling different experimental techniques (dilatometry, hardness, TPE etc.) and with a particular protocol in order to decorrelate overlapping and interconnected phenomena. As example, two major evolutions occurring during the intercritical annealing were first studied individually ((1) recrystallization was investigated below austenite formation temperature and (2) austenite formation was investigated on prior recrystallized steels) before investigated cold-rolled steel case where recrystallization and austenite formation overlap. The study was then attached to develop some predictive tools to describe microstructural evolutions based on phenomenological approaches (JMAK law) towards more physical based models (mixed-mode, diffusive models). A particular care was attached to discuss on model reliability, versatility, strengths and limitations
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Kozelkova, Ivana. "Transformations martensitiques par trempe et induite par déformation plastique dans les alliages Fe-Ni-C." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0441.
Full textAbstract:
Ce travail est basé sur une étude de la transformation martensitique d'alliages à structures austénitiques métastables Fe-Ni-C. La transformation austénite martensite peut être provoquée soit par une trempe à une température inférieure à la température Ms soit par une déformation plastique à une température en dessous de la température Md. La transformation martensitique provoquée par trempe a été étudiée par deux méthodes. Une trempe a été effectuée dans un calorimètre. Une trempe directe ou une trempe étagée a été effectuée dans un bain d'alcool refroidi par l'azote liquide. Ces essais ont permis de définir la température Ms et ont montré qu'une trempe étagée rend l'austénite moins susceptible à la transformation martensitique, provoquant ainsi un abaissement de la température Ms. La transformation martensitique induite par déformation plastique a été quantifiée à l'aide d'essais de traction. Les propriétés mécaniques obtenues ont été étudiées en fonction de la composition chimique, de la température d'essai et de la vitesse de déformation. Les crochets observes sur les courbes de traction correspondent au phénomène Portevin - Le Chatelier. Ils ont été observés tant dans la structure austénitique que dans la structure austénito-martensitique. Pour les alliages dont le pourcentage en carbone est compris entre 0,20 et 0,52% et dans l'intervalle de températures d'essai compris entre Ms+25 et Ms+60, nous avons observé que ces alliages possèdent des caractéristiques de déformation exceptionnelles. Cette déformation est la manifestation mécanique de l'effet TRIP ; celui-ci dépend peu de la vitesse de déformation. L’enthalpie exothermique mesurée suite à la transformation martensitique de trempe et l'énergie due à la transformation martensitique induite par déformation plastique à une température très proche de Ms (T= Ms+5), sont équivalentes jusqu'a 60% de martensite formée. Au delà de ce pourcentage, l'énergie due à la transformation martensitique au cours de la déformation plastique devient supérieure à celle nécessaire à cette transformation lors de la trempe. Cet écart est du, d'une part a la déformation plastique de la martensite créée, et d'autre part, pour les températures ou l'effet TRIP a lieu, à l'effet TRIP.
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Stonawska, Zuzana. "Nouvelles possibilités d'évaluation de la stabilité stucturale des aciers inoxydables austénitiques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2004. http://www.theses.fr/2004ECAP0967.
Full textAbstract:
Après attaque électrolytique à l'acide oxalique, l'application d'une nouvelle méthode d'évaluation quantitative a permis de mesurer le rapport existant entre le nombre de joints de grains ou de macles attaqués, et la totalité des joints de grains (GBatt/GB) ou de macles (Tatt/T). A l'aide du microscope à force atomique (AFM), des évaluations topographiques, complémentaires à celles du microscope optique et du microscope électronique à balayage, ont pu être établies grâce à sa haute précision. Les observations et les quantifications obtenues grâce à la technique AFM, ont révélé une asymétrie des sillons des joints de grains attaqués : la différence a été vérifiée statistiquement, sur les grains austénitiques adjacents. Grâce à l'AFM, un nouveau mode d'évaluation de la stabilité structurale a été utilisé pour caractériser les effets de l’attaque de la microstructure de l'acier 316L obtenus lors des tests électrochimiques effectués après de longues durées de traitement thermique à 650°C. La morphologie de la phase sigma est visible aux joints de grains pour les deux aciers, après de longs temps de sensibilisation de la structure par traitement thermique; l'analyse EDAX de la composition chimique correspond à celle trouvée dans la littérature. La topographie correspondant à l'attaque intergranulaire, est évaluée grâce au microscope à force atomique, dont la technique est très efficace pour étudier l'influence de la pureté métallurgique et l'évolution structurale des aciers inoxydables austénitiques. En perspective, la technique « AFM » peut permettre d'évaluer l'importance de l'attaque des matériaux résultant d'une corrosion sélectiveNew method for quantitative evaluation of oxalic acid etch test has applied for measurement of number of attacked grain boundaries and attacked twins boundaries related to total number of grain boundaries (GBatt/GB), (Tatt/T) and it proved following: area of intergranular corrosion (IGC) has moved to longer annealing duration of structural sensitization for mettalurgical pure variant PS opposite to commercial variant of steel 316L. Data obtained using AFM method were quantitatively evaluated. The frequent non symmetry of grooves of etched large angle grain boundaries was observed. New way for evaluation of structural stability with AFM was exerted for assessment of etching influences after electrochemical tests and long annealing duration at 650°C of 316L steel. Morphological featuresof sigma-phase were visible after long annealing duration of structural sensitization in both steel variants 316L and SEM EDAX analysis corresponded with information about chemical composition presented in literature. Topography of etching surface evaluated by AFM is efficient tool for study of influence of metallurgical purity and structural stability in austenitic stainless steels. Perspectivelly, AFM can be used for evaluation of corrosive effects of selective etching of material, including detailed research of surface active effects of different corrosive solutions and electrochemical parameters
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Dakhlaoui, Rim. "Analyse du comportement mécanique des constituants d'un alliage polycristallin multiphasé par diffraction des rayons X et neutronique." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00141001.
Full textAbstract:
L‘objectif de ce travail est de proposer une démarche, mettant en oeuvre les techniques de diffraction ainsi que les approches théoriques de la modélisation auto-cohérente, afin d'analyser et mieux comprendre le comportement mécanique de chaque phase d'un acier inoxydable austéno-ferritique laminé à chaud. L'étude expérimentale vise la caractérisation du comportement mécanique local des phases sous un chargement uniaxial. La diffraction des rayons X et la diffraction neutronique ont été utilisées dans cette optique. Les états de contrainte ont été déterminés par DRX dans les phases austénitique et ferritique chargées en traction. L'évolution des déformations élastiques dans chacune des phases a été mesurée par la diffraction des neutrons en utilisant la technique de « temps-de-vol » au cours d'essais de traction et de compression. Les constantes élastiques radiocristallographiques ont été déterminées en utilisant une procédure de calcul faisant appel au modèle auto-cohérent pour une déformation purement élastique. Pour rendre compte du comportement mécanique du matériau étudié, le modèle micromécanique polycristallin auto-cohérent pour une déformation élastoplastique a été adapté et confronté aux expériences menées. La texture cristallographique et les contraintes résiduelles initiales ont été prises en compte dans cette analyse. Les cissions critiques et les paramètres d'écrouissage de chacune des phases de l'acier duplex étudié ont été identifiés. Les résultats de cette étude ont montré que la phase austénitique représente la phase la moins dure et la plus écrouissable. Lors du calcul, la prise en compte des contraintes résiduelles initiales dans l'échantillon non déformé a expliqué l'asymétrie du comportement mécanique des phases en traction et en compression. Il a été montré que les contraintes initiales modifient considérablement les valeurs des limites d'élasticité des phases. Une bonne correspondance a été notée en comparant les résultats obtenus par DRX à ceux obtenus par la diffraction neutronique. Le problème de la relaxation de la contrainte normale à la surface irradiée par les rayons X a été analysé et discuté.
En utilisant la DRX et la modélisation auto-cohérente, l'effet de la composition chimique de l'acier inoxydable austéno-ferritique ainsi que l'influence d'un vieillissement à 400°C pendant 1000h, sur le comportement mécanique de chacune des phases austénitique et ferritique, ont été mis en évidence.
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Mondière, Aurélien. "Contrôle des propriétés mécaniques de l’acier Ferrium® M54® par la maîtrise de sa microstructure au cours du traitement thermique dans l’optique d’applications aéronautiques." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2018. http://www.theses.fr/2018EMAC0006/document.
Full textAbstract:
L’acier Ferrium® M54® présente une composition chimique optimisée, basée sur 40 ans d’évolution et de développement des aciers à durcissement secondaire à précipitation de carbures M2C. Le compromis de propriétés Rm/KIC/KISCC obtenu par la nuance M54® permet d’envisager son utilisation dans les trains d’atterrissage d’avions gros porteurs. Cependant, les premiers essais mécaniques, réalisés par l’utilisateur pour la montée en maturité de la nuance, ont montré une variabilité des propriétés mécaniques suivant le traitement thermique appliqué. Ce travail de thèse s’applique donc à décrire les évolutions microstructurales au cours du traitement thermique de la nuance M54® et les impacts sur les propriétés mécaniques en se concentrant notamment sur le traitement par le froid. Les différentes conditions de mise en solution et de revenu testées ont montré une certaine stabilité de la précipitation au revenu et des propriétés mécaniques qui en découlent. La précipitation a été caractérisée à différentes échelles afin de la comparer avec celle issue des nuances de la même famille. En revanche, selon les conditions de traitement par le froid réalisées, la limite d’élasticité varie de manière significative sans qu’aucun des paramètres liés à la précipitation ne soient modifiés. Le taux d’austénite est en revanche un paramètre déterminant pour la limite d’élasticité et est très sensible aux conditions de traitement par le froid : temps et température entre la trempe à l’huile et le traitement cryogénique et température de traitement cryogénique. Un traitement thermique amélioré a ainsi été proposé pour obtenir un taux d’austénite réduit et constant et limiter ainsi les variations de limite d’élasticitéFerrium® M54® steel presents an optimized composition, based on 40 years of research and development on secondary hardening steels. This alloy exhibits an excellent Rm/KIC/KISCC balance that allows considering its use in landing gears applications of wide-body aircrafts in the future. However, initial mechanical tests performed by the end-user have shown variability in mechanical properties depending on the applied heat treatment. The main goal of this work is to describe the microstructural evolutions of the alloy M54® during heat treatment and their impact on the resulting mechanical properties with a specific focus on the effect of the cryogenic treatment.The different austenitizing and tempering conditions investigated have shown a stability of the tempering precipitation and mechanical properties. This precipitation has been characterized at different scales and compared with other grades of the same family. On the other hand, depending on cryogenic treatment conditions, a significant variation of the mechanical properties and in particular of the yield strength is observed without any modification in the precipitation distribution and volume fraction or size. Austenite content is critical for the yield strength and is very sensitive to the cryogenic treatment conditions: time and temperature before cryogenic treatment and temperature of cryogenic treatment. An improved heat treatment to obtain reduced and constant austenite content is proposed