Dissertations / Theses: 'Aciers alliés – Propriétés mécaniques'

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Chovelon, Eurydice. "Etude de l'influence de la microstructure, caractérisée par microscopie électronique en transmission et nano-usinage ionique "FIB", sur les propriétés mécaniques d'aciers bainitiques." Aix-Marseille 3, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX30058.

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Abstract:

Depuis quelques années, de nouvelles familles d’aciers tels que les aciers Dual-Phase (ferrite/martensite), présentant des propriétés mécaniques intéressantes, ont été développés en vue d’utilisations dans l’industrie automobile. Toutefois, certaines applications nécessitent des résistances mécaniques encore plus élevées, supérieures à 800 MPa. C’est dans cette optique que nous développons en collaboration (TECSEN – Arcelor) de nouvelles nuances basées sur une microstructure multiphasées microalliées au vanadium. Pour ce faire, il est primordial de comprendre l’influence de la chimie et des traitements thermomécaniques sur la microstructure et la précipitation, qui déterminent les propriétés mécaniques des aciers. Quatre aciers bainitiques ainsi que deux produits de simulation ont été réalisés pour évaluer la contribution aux propriétés mécaniques de chaque constituants de l’acier. Le principal outil d’investigation dans ce travail, est la microscopie électronique en transmission associée aux techniques d’analyse chimique EDS et EELS. En plus des techniques classiques de préparation d’échantillons, nous avons utilisé pour la première fois le nano-usinage ionique (Focused Ion Beam FIB). Il s’est avéré que c’est une technique indispensable pour l’identification de toutes les phases constituant l’acier. Nous avons montré que ces aciers ont une microstructure de type bainitique inférieure contenant des îlots martensitiques en fractions volumiques variables (4 à 10%). Dans tous les aciers étudiés, cette bainite est constituée de grains ferritiques de l’ordre de 2 µm et d’une cémentite globulaire d’environ 100 nm. Néanmoins, la quantité de carbures de vanadium et de cémentite intragranulaire précipitée varie selon le traitement thermomécanique appliqué. En effet, la petite cémentite intragranulaire ne précipite que si la vitesse de refroidissement de l’acier ainsi que l’entrée dans le domaine bainitique correspondent à une certaine fenêtre d’opérations. Dans ce type d’aciers multiphasés et microalliés, en plus de la contribution de la microstructure, les carbures de vanadium permettent d’atteindre des résistances mécaniques de l’ordre de 900 MPa. Pour atteindre 1000 MPa, la fine cémentite intragranulaire (1 à 3 nm) est indispensable
Since few years, new families of steels like dual-phase steels (ferrite/martensite), with interesting mechanical properties have been developed for automobile industry. Nevertheless, some applications need higher mechanical properties, upper than 800 MPa. This is why we have developed, in collaboration (TECSEN – Arcelor), new steels with multiphase microstructure microalloyed with vanadium. In order to do that, it was essential to understand the influence of both the chemistry and the thermomechanical processes on microstructure and precipitation, which determinate the mechanical properties of steels. Four bainitic steels and two simulation products have been made to understand the contribution of each constituant on mechanical properties. The principal tool employed for this work was the transmission electron microscope coupled with an EDX analyzer and an electron energy loss filter. Classical techniques of sample preparation was used and for the first time, focused ion beam FIB was also used to prepare samples. It was found that this tool has played major role to identify all the phases present in the steel. We have showed that the microstructure of these steels consists of inferior bainite containing martensite in variable amounts (4 to10 %). In all the studied steels, the bainite contains ferrite grains and globular cementite. However, the amount of vanadium carbides and intra granular cementite depends on the thermomechanical process applied. The precipitation of small intra granular cementite is present only for particular cooling speed and entry in bainitic region. In this kind of multiphase and microalloyed steels, more than the contribution of the microstructure, the vanadium carbide allowed to reach mechanical properties of about 900 MPa. To reach 1000 MPa, the fine intragranular cementite (1 to 3 nm) is absolutly necessary

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Quesada, Olivier. "Etude des phénomènes d'abrasion-corrosion des aciers inoxydables : vers un guide de choix de matériaux." Dijon, 1997. http://www.theses.fr/1997DIJOS068.

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Abstract:

L'action conjuguée de particules solides anguleuses en suspension dans un fluide corrosif constitue une forme de dégradation des matériaux appelee abrasion-corrosion. Sa complexité réside dans l'interaction possible des deux types d'endommagement (mécanique et électrochimique) conduisant à une synergie, c'est-à-dire à l'accentuation de l'un sous l'effet de l'autre. La complexité est d'autant plus grande que l'étude est réalisée sur des matériaux passivables et qu'il existe de ce fait une compétition entre les cinétiques de dépassivation et de repassivation de l'alliage. L'objectif de l'étude était d'établir un guide de choix de matériaux permettant de faciliter la sélection d'aciers inoxydables en situation d'abrasion-corrosion. Une étude paramétrique du comportement d'aciers inoxydables soumis à l'abrasion-corrosion en conditions représentatives de milieux industriels a été réalisée. Les résultats des essais en milieu neutre ou légèrement corrosif (ph=8 ou 3) ont mis en évidence la prépondérance de l'endommagement de mature mécanique. Celui-ci s'élève à environ 90% de l'endommagement total et se manifeste par un arrachement de copeaux microniques à la surface de l'acier. La dureté initiale des aciers apparait alors comme un critère de choix satisfaisant du matériau. En revanche, une ductilité élevée (a% > 40) s'avère défavorable. En termes de performance, les aciers se classent ainsi : austénitiques < ur45n soleil c5. Les essais en milieu plus corrosif (ph=1) ont montré que la composition chimique des aciers devient un paramètre déterminant, la contribution de la corrosion pouvant atteindre 80% de l'endommagement total. La teneur en éléments d'alliage constitue le paramètre-clé. Nous avons défini de façon empirique un paramètre représentatif de la vitesse de corrosion sous abrasion traduisant le rôle plus ou moins favorable des principaux éléments d'alliage : I. D. A. C. = 3Cr + 0,6Ni - 1,5Mo. Le classement des aciers, du moins résistant au plus résistant est : soleil C5 < austénitiques < UR45N. Enfin, la discussion-bilan présente le guide choix obtenu par l'approche paramétrique réalisée ainsi que les perspectives liées a la modélisation des phénomènes d'abrasion-corrosion.

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Saikaly, Wahib. "Etude par microscopie électronique du rôle de chaque étape du traitement thermomécanique sur la précipitation dans les aciers dual-phase microalliés au titane." Aix-Marseille 3, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX30095.

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Abstract:

Les aciers dual phase offrent une solution ideale a l'emboutissage des toles minces pour l'industrie automobile. En revanche, leur resistance mecanique n'est pas toujours satisfaisante pour certaines applications specifiques telles que les jantes de voitures. Une solution de renforcement consiste a durcir la matrice ferritique par des microprecipites d'elements dispersoides tel que le titane. Le but de ce travail est d'etudier l'etat de precipitation a chaque etape de la fabrication d'un acier dual-phase microallie au titane. L'outil principal est la microscopie electronique a transmission (met) couplee a deux systemes d'analyse chimique : dispersion en energie des rayons x (edx) et la spectroscopie de pertes d'energie (eels) a travers un filtre de type gif. Au cours de ce travail, deux techniques de preparation d'echantillons complementaires ont ete mises au point. Il s'agit des repliques extractives et des lames minces. Nous avons montre que d'une part cette precipitation (taille, densite) depend de la distance a la surface de la brame, et qu'elle est d'autre part heterogene a l'echelle microscopique et nanometrique. En effet, une grande quantite de precipites se forment sur des inclusions existantes. Par exemple, lors de la solidification de l'acier, tin (3 m) precipite autour des inclusions de cas (1 m) et tic precipite autour de tin (40 nm) formant ainsi les ti(c,n) (80 nm). De plus nous avons montre que pendant le rechauffage, au cours du traitement thermomecanique, la taille des grains dans l'austenite ne depasse pas 40 m. Les carbonitrures et les carbosulfures (ti 4c 2s 2) epinglent en effet les joints. Nous avons determine par ailleurs la quantite de ti 4c 2s 2 remise en solution au cours de ce rechauffage a l'aide d'un programme thermodynamique et l'avons comparee aux resultats experimentaux obtenus par des analyses statistiques. Au cours du laminage a chaud, nous avons mis en evidence trois regions de precipitation des carbures du titane : la premiere est induite par la deformation. La seconde est constituee d'un palier et la troisieme region correspond a la precipitation induite par la transformation austenite / ferrite. Outre son caractere applique, ce travail nous a permis de mettre en evidence les relations entre les phenomenes microscopiques et les proprietes macroscopiques : nous avons ainsi confirme la contribution predominante des tic de petites tailles (de 2 a 30 nm) a l'augmentation de la resistance mecanique de ces aciers. En utilisant les equations basees sur le mecanisme de contournement d'orowan, cette contribution est evaluee a 337 mpa ce qui constitue un resultat remarquable. Cette valeur est assez proche de celle obtenue experimentalement dans l'acier industriel (304 mpa).

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Giguère, Nicolas. "Développement de nouvelles formulations de poudres métalliques pour la fabrication de composantes de haute performance." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27211/27211.pdf.

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Pu, Xiaoxue. "Thermomechanical study of the gigacycle fatigue behavior of pure iron and carbon-manganese steels : influence of chemical composition and microstructure on damage and crack initiation mechanism." Thesis, Paris 10, 2019. http://www.theses.fr/2019PA100051.

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Abstract:

Ce travail tente de mieux comprendre les dommages par fatigue dans les aciers à ferrite-perlite dans la fatigue à très grand nombre de cycles (VHCF). Les influences de deux paramètres, le pourcentage de phase perlite et le pourcentage d'atomes interstitiels libres dans une solution solide, sont étudiées pour comprendre les mécanismes de dissipation en fatigue à 20 kHz. Une thermographie infrarouge in situ est réalisée pour enregistrer les changements de température, tandis que des observations au microscope sont menées pour étudier le mécanisme de dissipation. Pour les matériaux de BCC, sous fortes amplitudes de contrainte, une augmentation soudaine de la température se produit sans initiation de fissure ni fracture. L’augmentation inévitable de la température jusqu’à des centaines de degrés aux fortes amplitudes de contrainte est principalement due à la mobilité des dislocations vis, qui est l’une des clés permettant d’expliquer le comportement en fatigue observée de la structure du BCC sous un chargement haute fréquence. Par conséquent, les PSB en surface et les micro-vides dans la matrice émergent en masse, accompagnant cette élévation abrupte de la température. Ces phénomènes sont considérés comme une transition du mécanisme de déformation du régime thermique au régime athermique. À faible amplitude, peu de PSB ou de rugosité de surface sont encore observés. Il a été constaté que les PSB sur le fer armco étaient susceptibles d’apparaître avant 1x107 cycles et que le seuil de PSB était inférieur à la limite de fatigue conventionnelle. La présence d'atomes interstitiels libres dans les aciers entraîne l'apparition d'une augmentation secondaire de la température dans la domain de la température stabilisée à 100-200 °C. Ce comportement semble être lié à l'interaction des dislocations coins avec des atomes interstitiels libres. De plus, on pense que le phénomène remarquable de durcissement-adoucissement-durcissement après l'élévation soudaine de la température jusqu'à plus de 300 °C est l'interaction de dislocations à vis multipliées et d'atomes interstitiels libres
This work attempts to a better understanding of the fatigue damage in ferrite-pearlite steels in the Very High Cycle Fatigue (VHCF) domain. The influences of two parameters, pearlite phase percentage and free interstitial atoms percentage in solid solution, are investigated to understand dissipative mechanisms under 20 kHz high frequency fatigue loading. In-situ infrared thermography is carried out to record the temperature changes, while fractography studies and microscope observations are conducted to investigate the dissipative mechanism on the surface of specimens.For body centered cubic (BCC) materials, under high stress amplitudes, a sudden increase of the temperature occurs without a crack initiation and fracture. The inevitable temperature increase up to hundreds of degrees at high stress amplitudes, is caused mainly by the screw dislocations mobility, which is the key to explaining the observed fatigue behavior and thermal response of BCC structure under high frequency loading. Therefore, PSBs on surface and micro-voids in matrix emerge massively, accompanying with this abrupt temperature increase. These phenomena are considered as transition of deformation mechanism from thermal regime to athermal regime. At low amplitudes, few PSBs or surface roughness are still observed on the specimen surface. Through the cycles of PSB appearance on armco-iron, it’s found that PSBs are inclined to appear before 1x10(7)cycles, and PSB threshold lies below the conventional fatigue limit. The increase of pearlite phase content weakens the temperature elevation, and strengthens the fatigue properties. The presence of free interstitial atoms in steels results in appearence of a secondary temperature increase in the stabilized temperature part (100-200 degree). This behavior seems to be related to the interaction of edge dislocations with free interstitial atoms. Moreover, the remarkable hardening-softening-hardening phenomenon after the sudden temperature elevation to above 300 degree is thought as the interaction of multiplicated screw dislocations and free interstitial atoms

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Godet, François. "Influence de la microstructure sur le comportement mécanique d’une couche nitrurée de l’acier de nuance 33CrMoV12-9 en vue de l’optimisation des propriétés en fatigue." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0046/document.

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Abstract:

Le développement de systèmes mécaniques, toujours plus performants et légers, demande l’optimisation continue des matériaux utilisés ainsi que leurs traitements. Dans le domaine des transmissions de puissance, la nitruration gazeuse apporte une hausse significative des durées de vie en fatigue des pièces fortement sollicitées. Alors que le rôle des gradients de propriétés mécaniques générés sur la résistance en fatigue est reconnu, l’influence de cette microstructure nitrurée sur les mécanismes de plasticité ou de microplasticité menant à de l’endommagement puis à l’initiation d’une fissure reste relativement méconnue. Ce travail de thèse concerne exclusivement la nitruration de l’acier de nuance 33CrMoV12-9, particulièrement utilisée dans les roulements et engrenages des industries aéronautiques et navales. Les propriétés mécaniques liées aux phénomènes menant à l’initiation de fissures en fatigue à grand nombre de cycles ont, tout particulièrement, été étudiées. Les propriétés mécaniques, comme le module d’élasticité, la dureté, la limite d’élasticité ou encore les contraintes résiduelles sont déterminées à plusieurs échelles, de celles de la microstructure à celles plus macroscopiques. Des observations in-situ ou post-mortem des couches nitrurées sollicitées jusqu’à l’endommagement ayant pour but d’estimer l’influence de la microstructure sur les hétérogénéités de déformations, les phénomènes de microplasticité et les mécanismes d’endommagement correspondants n’ont pas permis d’identifier clairement des mécanismes d’initiations de fissures. Pour ces essais, une éprouvette nitrurée à cœur représentative de la couche nitrurée a été développée. Cet outil expérimental a permis d’effectuer des essais simples de sollicitations des microstructures et ainsi déterminer des caractéristiques élastiques, d’écrouissage et de tenue en fatigue. Enfin, il a été démontré que les propriétés mesurées comme le module d’élasticité dépendent de l’échelle d’observation, des moyens et des méthodes utilisés
Design of high-performance and lighter mechanical systems needs a perpetual work on materials used. In the power transmission field, gaseous nitriding thermochemical treatment enhances significantly the life-cycle of the parts which are higher stressed on the surface. While the contribution of the mechanical property gradients due to the treatment on the fatigue life is well-known, the microstructure effects on the (micro-)plasticity mechanisms remains undetermined. This work concerns exclusively the nitrided 33CrMoV12-9 graded steel, used for gears and bearings in the naval and aeronautical industry. It aims particularly at defining mechanical properties linked to crack initiation mechanisms during high-cycle fatigue. Properties such as Young modulus, hardness, yield stress and fatigue limits are looked at several scales, from microstructural ones to hardened case one. In-situ and post-mortem investigation on loaded and damaged nitrided layers leads to estimating the microstructural influence on local deformations, microplasticity and damage but no particular mechanisms were found. Special fully-nitrided parts were designed to perform the experiments. This tool helps to carry out simple loadings and measure the strain-hardening curve and fatigue limits. Finally, it as been attested that measured properties depend on scales, means and methodology

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JEUNEHOMME, Sylvie. "Relations propriétés mécaniques - microstructure des aciers de structure perlitique." Paris, ENMP, 1991. http://www.theses.fr/1991ENMP0320.

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Shigesato, Genichi. "Développement de structures de dislocations dans les aciers : relation avec les propriétés mécaniques." Grenoble INPG, 2007. http://www.theses.fr/2007INPG0102.

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Abstract:

L'étude concerne le comportement mécanique ainsi que l'évolution de la microstructure de dislocations d'un acier ferritique contenant 1,5% de cuivre a différents taux de précipitation et déformé par cisaillement. Le vieillissement induit un durcissement par précipitation et les comportements mécaniques des différentes nuances sont analysés pour des tailles de précipités variant de 1 à 10 nm. Des observations menées en microscopie électronique en transmission montrent qu'il n'existe pas de relation bijective entre la microstructure de dislocations et le taux de déformation plastique. Ceci démontre que la formation de la microstructure de dislocations est subordonnée aux interactions entre dislocations et qu'elle peut être retardée par le niveau de la contrainte appliquée. Les évolutions des désorientations locales (mesurées par une procédure automatisée d'indexation de clichés de diffraction) en fonction du taux de déformation ne sont pas corrélées avec la microstructure de dislocations. Finalement, une modélisation numérique par dynamique des dislocations est développée pour calculer l'effet de la distance entre précipités sur le taux d'annihilation entre dislocations
The mechanical behaviour and the evolution of the dislocation substructure of 1. 5% Cu added ferritic steels with various aging time are investigated after shear deformation. The aged materials are hardened by sm ail copper precipitates «1 Onm). The hardening behaviours for precipitate sizes ranging from 1 to 10 nm are analysed. Transmission electron microscopy observation show that the dislocation microstructure is not uniquely related to the strain rate or the level of the cumulated strain. This indicates that the patterning is promoted by the dislocation mutual interactions and delayed with the applied stress level. The evolution of the local misorientations measured by automatic orientation indexing procedure shows also that they are not correlated with the dislocation substructure aspect. Finally, a numerical modelling based on 3D discrete dislocation dynamics is developped in order to compute the effect of the precipitate distance on the dislocation annihilation rate

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Galtier, André. "Contribution à l'étude de l'endommagement des aciers sous sollicitations uni ou multi-axiales." Paris, ENSAM, 1993. http://www.theses.fr/1993ENAM0008.

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Abstract:

Cette étude concerne le calcul des structures soumises a des états contraints multiaxiaux variables au cours du temps pour les grands nombres de cycles. L'analyse et l'exploitation informatique des essais présentes dans la bibliographie nous ont permis de proposer la formulation d'un critère multiaxial. A partir d'environ 2000 éprouvettes, la plupart en 30ncd16, certaines en xc18 recuit ou traite, nous avons effectue des essais en traction torsion, flexion et flexion torsion combinées. Ces essais nous ont permis de mettre en évidence des marqueurs ou compteurs de l'endommagement; nous avons pu confirmer l'évolution de la limite d'endurance et, plus généralement, de la courbe de wohler. Le suivi systématique en cours d'essais, de paramètres tels que la fréquence ou l'échauffement de l'éprouvette, la mesure de la dureté avant et après histoire, semble ouvrir des perspectives intéressantes. L'analyse des résultats nous permet de proposer une méthodologie qui devrait, a terme, conduire a une procédure de calcul utilisable en bureau d'études dans le domaine des contraintes multiaxiales évoluant par blocs de chargement

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Uenishi, Akihiro. "Comportement thermodynamique à grandes vitesses de déformation des aciers sans interstitiels à durcissement par solution solide." Paris 13, 2003. http://www.theses.fr/2003PA132035.

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Abstract:

L'étude a été consacrée à la compréhension du comportement thermodynamique à grandes vitesses des aciers sans interstitiels à durcissement par solution solide sur la base d'observations mécaniques et microscopiques et à la formulation de lois de comportement plastique, qui devraient être utiles pour l'analyse précise du comportement au crash et pour le développement de nouveaux matériaux destinés à accroître la sécurité des véhicules routiers. Les essais à grandes vitesses de déformation ont montré que la sensibilité de la contrainte d'écoulement à la vitesse de déformation diminue par addition d'atomes de solution solide. Nous avons observé une corrélation entre le durcissement par solution solide à basses vitesses et la diminution de la sensibilité de la contrainte d'écoulement à la vitesse de déformation. L'analyse par activation thermique a indiqué notamment que le mécanisme de Peierls-Nabarro contrôle la sensibilité à la vitesse de déformation pour ces aciers. Les effets de la solution solide ont été discutés sur la base des théories proposées pour expliquer l'adoucissement par solution solide à basses températures. Les observations microscopiques sur des matériaux déformés à grandes vitesses après une prédéformation ont indiqué que la densité de dislocations augmente surtout au début de la déformation, tandis que l'organisation des dislocations est retardée. Ce résultat est en concordance avec ceux obtenus par des essais de traction uniaxiale à grandes vitesses de déformation, après compensation pour la striction de l'éprouvette et pour l'augmentation adiabatique de la température moyennant une analyse par éléments finis. Basé sur ces résultats, de nouvelles lois de comportement plastique ont été développées pour décrire les propriétés à grandes vitesses de déformation pour des aciers sans interstitiels. Ces lois de comportement représentent une extension du modèle proposé par Teodosiu et Hu pour des vitesses conventionnelles de déformation. Une attention particulière a été donnée à la prise en compte des effets de la predéformation auquelle les matériaux sont généralement soumis lors de leur mise en forme. Le modèle proposé peut prévoir le comportement mécanique des aciers soumis à des histoires relativement complexes de la déformation et/ou de la vitesse de déformation.

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Naser, Hasan. "Développement de micro-composites architecturés en aciers inoxydables duplex : élaboration, microstructure et propriétés mécaniques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI024/document.

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Abstract:

L'utilisation de l'acier inoxydable duplex (DSS) pour des applications structurales est considérée comme l'un des progrès les plus notables et qui a le plus grand impact sur le secteur de la construction. Ceci est grâce à ses propriétés mécaniques élevées couplées avec des propriétés fonctionnelles intéressantes telles que la résistance à la corrosion, ou encore la faible conductivité thermique par rapport aux aciers au carbone. En raison de sa microstructure et l'interaction complexe entre les phases, DSS a un fort potentiel pour le développement des propriétés uniques. Une meilleure compréhension est nécessaire pour obtenir des propriétés exceptionnelles et fournir la possibilité de concevoir un DSS sur-mesure et architecturé pour des applications spécifiques. Dans ce travail, nous avons proposé une approche différente de celle utilisée jusqu'à présent pour comprendre le comportement du DSS. La stratégie adoptée dans ce travail était une stratégie dite top-down dans laquelle au moins deux métaux ayant un comportement et des propriétés bien connues sont mécaniquement assemblés par déformation plastique sévère (SPD). Cette stratégie proposée a pour objectifs: i) améliorer les propriétés par raffinement de microstructure jusqu’à une échelle sub-micrométrique ii) l'élaboration d'un matériau modèle permettant de comprendre le comportement DSS obtenu par les méthodes métallurgique conventionnelles. Le premier objectif de ce travail était, par conséquent, la mise en œuvre d'une méthodologie de fabrication en utilisant la technique SPD par co-tréfilage. Cette technique permettra l'obtention d'une microstructure ultrafine des composites 316L / 430LNb. L'un des défis rencontrés au cours de notre étude était l'inter-diffusion significative lors de traitement thermique susceptible de limiter un raffinement supplémentaire de la microstructure en question. Une étude d'optimisation a été effectuée pour tenir compte du rôle de cette inter-diffusion pour un couple 316L / 430LNb. Ainsi, des micro-composites multi-échelles ont été obtenus. Dans ce travail, nous avons montré la limitation de ce processus en termes de raffinement de microstructure. Une rationalisation de ces limites a été donnée par une étude thermocinétiques sur les micro-composites et matériaux brut initialement utilisés. Parallèlement à l'évaluation de la microstructure, le comportement mécanique de ces nouveaux micro-composites a été examiné. Afin de fournir une explication plus approfondie sur le comportement plastique de nos composites, des essais de traction in situ par rayonnement X synchrotron à haute énergie ont été effectués
The use of duplex stainless steel (DSS) grades for structural applications is considered as one of the most significant advances impacting the construction sector. This is because of their high mechanical properties coupled with interesting functional properties such as corrosion resistance or even the low thermal conductivity compared to carbon steels. Due to their complex microstructure and interaction between the phases, DSS have a significant potential for unique properties. A better understanding is needed to give the possibility to obtain break through properties and to provide the possibility to design tailor-made, architectured DSS for specific applications. In this work we proposed a different approach from that used until now to understand the behavior of DSS. The strategy adopted in this work was a top-down strategy in which at least two bulk metals with well known behavior and properties are mechanically alloyed by Severe Plastic Deformation (SPD). This proposed strategy served two main objectives: i) enhancing the properties by microstructure refining down to sub-micron scale ii) elaborating a material model for understanding the DSS behavior obtained by the conventional metallurgical methods. The first objective of this work was, therefore, the implementation of a methodology of manufacturing using SPD technique by co-drawing. This technique will allow obtaining an ultra-fine microstructure of 316L/430LNb composites. One of the challenges met during our study was the significant inter-diffusion during heat-treatment step necessary during processing preventing by consequence further refining. An optimization investigation was carried out to account the role of this inter-diffusion for 316L/430LNb couple. Multi-scale micro-composites have been then obtained. In this work, we showed the limitation of this process in terms of microstructure refining. A rationalization of these limits was given by studying the thermo-kinetics of both micro-composites and bulk materials. In parallel with the microstructural evaluation, the mechanical behavior of these new micr-composites was examined. In order to provide a more in-depth explanation of the plastic behavior of our composites, in situ tensile test using high energy X-ray synchrotron have been performed

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Arlazarov, Artem. "Évolution des microstructures et lien avec les propriétés mécaniques dans les aciers 'Médium Mn'." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0086/document.

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Abstract:

Lors d’un recuit inter-critique d’un acier dit « Medium Manganèse », dont la teneur en Mn est située entre 4 et 12 %, avec une microstructure initiale complètement martensitique, la formation de l’austénite obéit à un mécanisme spécifique qui porte le nom d'ART - « Austenite Reverted Transformation » (transformation inverse de l’austénite). L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier et de modéliser les évolutions microstructurales en lien avec les propriétés mécaniques lors d’un recuit ART. Il a été déterminé que la microstructure finale se compose de phases de nature (ferrite, austénite résiduelle et martensite de trempe) et morphologie (en forme d’aiguille et polygonale) différentes. Une attention particulière a été accordée aux cinétiques de dissolution des carbures et de formation de l’austénite. Une vision complète de ces processus a été construite. En outre, le mécanisme de stabilisation de l’austénite résiduelle à la température ambiante a été étudié et discuté. Enfin, des essais de traction ont été réalisés afin d’évaluer le comportement mécanique de l’acier après différents recuits ART et établir le lien avec la microstructure. Une analyse plus détaillée du comportement de chaque constituant de la microstructure a été effectuée. A l'issue de cette thèse, un modèle complet est disponible pour calculer les courbes de contrainte vraie - déformation vraie d’un acier Medium Mn
During the intercritical annealing of fully martensitic Medium Mn steel, containing from 4 to 12 wt.% Mn, the formation of austenite happens through the so-called “Austenite Reverted Transformation” (ART) mechanism. In this PhD work, the evolution of both microstructure and tensile properties was studied as a function of holding time in the intercritical domain. The microstructure evolution was studied using a double experimental and modeling approach. The final microstructure contained phases of different natures (ferrite (annealed martensite), retained austenite and fresh martensite) and of different morphologies (lath-like and polygonal). A particular attention was paid to the kinetics of austenite formation in connection with cementite dissolution and to the morphology of the phases. A mechanism was proposed to describe the formation of such microstructure. The critical factors controlling thermal austenite stability, including both chemical and size effects, were determined and discussed, based on the analysis of the retained austenite time-evolution. At last, tensile properties of the steel were measured as a function of holding time and the relation between microstructure and mechanical behavior was analyzed. Advanced analysis of the individual behavior of the three major constituents was performed. As a final output of this work, a complete model for predicting the true-stress versus true-strain curves of medium Mn steels was proposed

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Faussemagne, Arielle. "Evolution des propriétés de surface de l'acier 100Cr6 par implantation et mélange ioniques." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10167.

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Des etudes de caracterisations physicochimiques, menees sur des echantillons en acier 100cr6 implantes a la fois en bore et en azote, ont mis en evidence la formation de nitrure de bore et des nouvelles phases, fe#1##x(b, n), fe#2##x(b, n) et fe#3##x(b, n), inconnues dans la litterature. En particulier, l'analyse du nitrure de bore (bn) forme a revele qu'une faible densite de courant d'ions (3 a. Cm##2) dans le cas de la sequence bore plus azote favorise l'instauration de liaisons de type sp#2 (bn hexagonal), tandis qu'une forte densite de courant (6 a. Cm##2) dans la sequence azote plus bore privilegie plutot l'hybridation sp#3 (bn cubique). Par ailleurs, des tests tribologiques realises a sec sur ces echantillons ont montre que les implantations d'azote et de bore dans l'acier ne conduisent pas a une amelioration significative du coefficient de frottement et de l'usure contrairement a ce qui a ete avance par certains auteurs. Cependant, sur une serie d'echantillons accidentellement pollues en carbone pendant les implantations, nous avons remarque une diminution importante de ces deux parametres tribologiques. Ces resultats nous ont amenee a penser que la disparite des resultats rapportes par la litterature peut s'expliquer par un mauvais controle de cette pollution. Des investigations plus poussees nous ont indique que le carbone de surface quelle que soit son origine (par contamination, implantation ionique ou depot suivi de melange ionique) pourvu qu'il soit en quantite suffisante (210#1#7 c. Cm##2), ameliore d'un facteur 5 le coefficient de frottement et diminue d'une maniere drastique l'usure. Un examen approfondi de l'ensemble de ces resultats nous a conduite a proposer une modelisation, basee sur le role des asperites des deux corps en contact, pour expliquer l'evolution du coefficient de frottement et de l'usure en fonction de la quantite de carbone de surface. Cette analyse nous a ainsi montre que pour ameliorer le frottement et l'usure de l'acier 100cr6, il suffit de recouvrir ce dernier d'une couche de carbone bien adherente et ayant une epaisseur superieure aux hauteurs des asperites des deux corps en presence. Cette etude nous a finalement permis de mettre au point un procede simple et peu onereux d'amelioration des proprietes tribologiques de l'acier 100cr6.

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Wattrisse, Bertrand. "Etude cinématique des phénomènes de localisation dans des aciers par intercorrélation d'image." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20028.

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Abstract:

Une eprouvette soumise a une sollicitation mecanique passe plus ou moins brusquement d'un mode de deformation homogene a un mode localise. Cette localisation est particulierement prejudiciable dans les operations de mise en forme. Une technique de mesure de champs de deplacements par intercorrelation d'images nous permet de mesurer l'evolution temporelle des divers champs de grandeurs cinematiques (vitesses, accelerations, deformations, vitesses de deformation) au cours d'essais de traction quasi-statiques. Nous mettons en evidence la presence d'une erreur systematique sur la mesure des deplacements. Pour la corriger, nous avons mis au point une technique de decalage aleatoire. Un choix approprie d'aciers presentant des microstructures differentes nous permet de reveler des modes de localisation differents. Dans un acier fe-si fortement texture, nous avons relie nos observations macroscopiques au glissement cristallographique. Sur des aciers doux, nous suivons le passage de bandes de luders durant le palier plastique. L'information de champ permet d'acceder a la vitesse et a l'inclinaison des bandes. Dans un acier inoxydable, austenitique nous montrons que toute la deformation plastique est concentree dans des bandes mobiles de transformation martensitique. Et nous avons acces a la cinetique de changement de phase. Sur plusieurs nuances d'acier, nous mettons en evidence le caractere precoce de la localisation. Une modelisation numerique, associee aux mesures experimentales nous a permis preciser le role de defauts geometriques presents dans la structure sollicitee. Enfin, la mise en place d'indicateurs cinematiques de localisation temoigne du caractere progressif et quasi-statique de la localisation de striction. L'apparition precoce d'heterogeneite pose le probleme de la pertinence d'hypotheses frequemment admises dans certains criteres de localisation et dans les procedures d'identification de loi de comportement (homogeneite).

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Da, Silva Craidy Pedro. "Interactions Hydrogène-Microstructure-Propriétés Mécaniques dans les Composants en Acier Inoxydable Super Suplex." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI041.

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Abstract:

La demande croissante en énergie nécessite l'exploration de pétrole et de gaz dans des conditions plus difficiles. Ces systèmes de production exigent l'utilisation d'équipements forgés faits de nuances d'acier de plus haute résistance, comme les aciers inoxydables austéno-ferritiques (duplex). Ces composants tendent à présenter une perte de ductilité et de performance mécanique générale provoquée par l'hydrogène produit par p. ex. des systèmes de protection cathodique et des processus de corrosion. Les composants en aciers inoxydables duplex présentent une longue histoire d’endommagement par l'hydrogène à basse température provenant de diverses sources. Bien qui ce type de endommagement soit assez récurrent, diverses informations connexes restent à élucider, en raison de l'interaction complexe de l'hydrogène avec la microstructure et le caractère localisé de la production et du transport de l'hydrogène dans le matériau.Le présent travail vise à améliorer la compréhension physique de l'interaction entre l'hydrogène et la microstructure ainsi que les effets de différentes procédures de chargement d'hydrogène sur les propriétés mécaniques des composants forgés en acier inoxydable super duplex UNS S32750.Le développement d'une telle compréhension implique l'évaluation des effets de l'hydrogène sur les propriétés mécaniques du matériau au moyen d'essais de traction dans différents environnements riches en hydrogène. Basé sur des résultats d'essais de traction à vitesse de déformation faible, une relation quantitative entre la fragilisation provoquée par l'hydrogène gazeux et cathodique est proposée, et les effets possibles de la fragilisation par l’hydrogène provoquée par dislocations sont discutés.Des descriptions quantitatives et qualitatives du transport de l'hydrogène, incluant l'analyse des effets des différentes microstructures et voies de diffusion, et de sa position dans le réseau et dans la microstructure (ségrégation de l'hydrogène aux pièges) sont proposées. Ces descriptions sont obtenues en considérant les résultats de différentes techniques expérimentales: essais de perméation, spectroscopie de désorption thermique, spectroscopie de masse d'ions secondaires à temps de vol et diffusion de neutrons
The increasing demand for energy requires the exploration of oil and gas at deeper water locations and on more severe conditions. These production systems have demanded the use of forged equipments made of higher strength steel grades, such as austenitic-ferritic (duplex) stainless steels. These components are more prone to exhibit loss of ductility and general mechanical performance caused by hydrogen generated e.g. by cathodic protection. Duplex stainless stainless steels components present a vast history of hydrogen damage at low temperatures, due to hydrogen derived from various sources. Even being this kind of damage fairly recurring, various related information remains to be elucidated, due to the complex interaction of hydrogen with the microstructure and localized character of hydrogen generation and transportation in the material. The present work aims to improve the physical understanding of the interaction between hydrogen and the microstructure as well as the effects of different hydrogen charging procedures on the mechanical properties of forged components made of the super duplex stainless steel grade UNS S32750.The development of such understanding involves the evaluation of the effects of hydrogen on the mechanical properties of the material through tensile tests in different hydrogen-rich environments. Based on results of slow-strain rate tensile tests, a quantitative relationship between embrittlement caused by gas hydrogen and cathodic charging is proposed, and possible effects of dislocation-assisted hydrogen transportation and embrittlement are discussed. Quantitative and qualitative descriptions of the hydrogen transportation, including analysis of the effects of different microstructures and diffusion paths, and of its position in the lattice and in the microstructure (hydrogen segregation to traps) are proposed. These descriptions are achieved considering results of different testing techniques: permeation tests, thermal desorption spectroscopy, time-of-flight secondary ion mass spectroscopy and neutron scattering

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Chen, Meng-Yang. "Précipitations de carbure de vanadium (fibre, interphase) dans des aciers." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENI016/document.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse est consacré à la précipitation interphase dans les aciers microalliés au vanadium. Il s’agit principalement de mieux comprendre l’évolution des microstructures et des propriétés mécaniques résultantes à partir d’une double approche expérimentale et de modélisation. Les analyses effectuées conjointement en Microscopie Electronique en Transmission et en nanoindentation ont permis de mieux cerner les relations qui existent entre les paramètres microstructuraux de la précipitation interphase (taille moyenne des carbures, distances moyenne entre carbures et entre feuillets, morphologie des carbures) et les modifications de propriétés mécaniques locales induites dans les aciers à très haute résistance. Par ailleurs, nous avons développé un modèle original qui couple les cinétiques de transformation de phases à celle de la précipitation interphase. Ce modèle permet de décrire l’évolution des paramètres microstructuraux et les résultats obtenus sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux
The present thesis gives an overview of carbide aggregates (interphase precipitation and carbide fiber) in vanadium-alloyed steels, covering the aspects of microstructure, modeling, and mechanical properties. The microstructural features of different carbide aggregates by the use of microscopies, and the transition of carbide morphologies is discussed. A new model considering the ledge mechanism as well as austenite decomposition is subsequently proposed according to the observed microstructure. The sheet spacing, particle spacing, and interface velocity, can be calculated and show good agreements with experimental data. Finally, the effect of interphase-precipitated carbide distribution (sheet spacing, particle spacing, and carbide radius) on Orowan strengthening contribution is examined by nano-indentation. By the virtue of small indenter, the mechanical properties of single ferrite grain are able to be extracted.Keyword:

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Paris, Antoine. "Étude des Transformations de Phase dans des Alliages base TiAl faiblement alliés en Silicium." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0340/document.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est de comprendre l'influence du silicium sur la microstructure d'alliages base TiAl. En effet, de faibles additions de silicium peuvent améliorer la tenue à chaud de ces intermétalliques. Nous montrons que le silicium a tendance à ségréger fortement durant la solidification, à l'échelle microscopique, provoquant l'apparition de siliciures primaires dans les zones interdendritiques. Après étude de cette ségrégation, nous avons procédé à des traitements thermiques d'homogénéisation afin d'étudier quantitativement les transformations solide-solide ayant lieu dans ces alliages. Ainsi, nous avons pu observer la précipitation de siliciures aux interfaces gamma/alpha2 dans des structures lamellaires homogènes. Mais, la structure lamellaire tend à se modifier en même temps que les siliciures germent et croissent. Les liens entre ces deux transformations simultanées sont mis en évidence expérimentalement, avant d'être modélisés à partir d'hypothèses simples. La réalisation d'essais mécaniques sur des microstructures contrôlées permet, en guise de conclusion, de donner des tendances quant à l'influence du silicium sur le comportement à chaud des alliages TiAl
The goal of this study is the understanding of the influence of silicon on the microstructure of TiAl-based alloys. Small additions of silicon are actually known to improve the heat resistance of these intermetallics. It is shown here that silicon segregates strongly at the microscopic scale during solidification, leading to the apparition of primary silicides in the interdendritic regions. After a study of this segregation, homogenization heat treatments were performed in order to focus on a quantitative study of the solid-solid transformations occuring in these alloys. Thus, silicide precipitation was observed at the gamma/alpha2 interfaces in homogeneous lamellar structures. However, the lamellar structure undergoes its own evolution as the silicides nucleate and grow. The links between these simultaneous transformations are shown by our experimental results, then modelled through simple considerations. As a conclusion, mechanical tests on controlled microstructures give some trends on the influence of silicon on the high temperature mechanical properties of TiAl alloys

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Gu, Guochao. "Caractérisation des propriétés d’emploi des aciers thixoforgés : vers la maîtrise du processus de fabrication." Thesis, Paris, ENSAM, 2013. http://www.theses.fr/2013ENAM0002/document.

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Abstract:

Le thixoforgeage est un procédé de mise en forme innovant permettant l'élaborationde pièces complexes à l'état semi-solide. Il nécessite moins d'opérations et des efforts plusfaibles que les autres procédés de mise en forme plus classiques. L'objectif de ce travail et decaractériser la microstructure de plusieurs nuances d'acier à chaque étape du procédé afin demieux comprendre l'influence des différents paramètres et mécanismes de déformation, car lamicrostructure à l'état semi-solide, et en particulier la fraction de liquide, est très importante.Plusieurs techniques 2D et 3D (analyses MEB-EDS, CSLM, microtomographie X) ont étéutilisées pour évaluer la fraction de liquide des aciers étudiés (M2, C38LTT et 100Cr6). Lesrésultats obtenus pour l'acier M2 montrent une bonne corrélation entre les observations 2DMEB-EDS et les analyses 3D en microtomographie après trempe, ce qui indique que ces deuxtechniques sont très efficaces pour caractériser l'état semi-solide des aciers fortement alliés. Lemicroscope CSLM est utilisé quant à lui pour observer directement l'état semi-solide à hautetempérature : apparition du liquide, processus de solidification etc. Des essais de thixoforgeageont ensuite été réalisés pour étudier l'influence des différents paramètres du procédé sur lamicrostructure, la géométrie finale des pièces, les écoulements de matière etc. Après avoiranalysé la microstructure des pièces thixoforgées, des mécanismes permettant d'expliquer lesécoulements de matière sont proposés. Qui plus est, la comparaison avec la simulation duprocédé de forgeage à chaud montre que ces écoulements sont très différents, ce qui est dû aucomportement du matériau. Ce dernier est très sensible aux paramètres du procédé : il estdonc nécessaire de bien maîtriser et contrôler toutes les étapes lors de la mise en forme
The thixoforging process is an innovative forming process for the manufacturing ofcomplex parts in the semi-solid state, in fewer forming steps and with a decreased formingforce. The objective of this work is to characterize the microstructure of different steel grades ateach step of the thixoforging process in order to better understand the influence of the processparameters and the mechanisms of deformation, as the microstructure of the material in thesemi-solid state, especially the volume fraction of liquid, is very important. Several 2D and 3Dtechniques (SEM-EDS analyses, CSLM, X-ray microtomography) have been used to evaluatethe liquid fraction of various steel grades (M2, C38LTT and 100Cr6). The results for M2 steelshow a good agreement between 2D SEM - EDS observations and 3D X-ray microtomographyafter quenching, which proves that both techniques are efficient in characterizing high-alloyedsteels in the semi-solid state. The CSLM technique is used to observe the microstructuredirectly at high temperature, with the apparition of liquid and the solidification. Thixoforgingexperiments are finally performed in order to study the influence of the process parameters onthe microstructure: the final part geometry, the material flow etc. After analyzing themicrostructure of the thixoforged parts, some mechanisms of material flow are proposed.Moreover, by comparing the results between the thixoforging experiments and the hot forgingsimulations, it is found that the material flow is very different from that of hot forging process,which results from the material behavior. The latter is very sensitive to the process parameters;an accurate process control is necessary

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Robert, Laurent. "Etude par microscopie acoustique de l'influence des irradiations sur des aciers inoxydables." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20058.

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Abstract:

Ce travail presente une approche originale de la caracterisation mecanique non destructive de materiaux fortement irradies. Les mecanismes d'endommagement de ces aciers soumis a des irradiations sont complexes, et sont a l'origine de l'une des principales raisons qui limite la duree de fonctionnement d'une centrale nucleaire. La methode developpee dans cette etude, est essentiellement basee sur l'analyse de la signature acoustique fournie par un microscope acoustique. Parallelement a un travail de conception et de developpement d'appareillage, necessaire pour qu'un tel microscope puisse fonctionner en milieu irradie, il a ete envisage plusieurs modeles de calcul des attenuations pour les ondes acoustiques, et particulierement pour celles de rayleigh. De nombreux resultats experimentaux obtenus a differentes frequences de fonctionnement des microscopes, ont permis de faire des courbes d'etalonnage de la valeur des vitesses et de l'attenuation des ondes de rayleigh en fonction du taux d'irradiation. La correlation entre les nombreux resultats experimentaux et les modeles theoriques proposes montre que, par cette approche, il est possible de quantifier l'evolution de certaines proprietes mecaniques et d'estimer la dimension et la densite des fissures des materiaux irradies

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GU, Guochao. "Caractérisation des propriétés d'emploi des aciers thixoforgés : vers la maîtrise du processus de fabrication." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00935539.

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Abstract:

Le thixoforgeage est un procédé de mise en forme innovant permettant l'élaborationde pièces complexes à l'état semi-solide. Il nécessite moins d'opérations et des efforts plusfaibles que les autres procédés de mise en forme plus classiques. L'objectif de ce travail et decaractériser la microstructure de plusieurs nuances d'acier à chaque étape du procédé afin demieux comprendre l'influence des différents paramètres et mécanismes de déformation, car lamicrostructure à l'état semi-solide, et en particulier la fraction de liquide, est très importante.Plusieurs techniques 2D et 3D (analyses MEB-EDS, CSLM, microtomographie X) ont étéutilisées pour évaluer la fraction de liquide des aciers étudiés (M2, C38LTT et 100Cr6). Lesrésultats obtenus pour l'acier M2 montrent une bonne corrélation entre les observations 2DMEB-EDS et les analyses 3D en microtomographie après trempe, ce qui indique que ces deuxtechniques sont très efficaces pour caractériser l'état semi-solide des aciers fortement alliés. Lemicroscope CSLM est utilisé quant à lui pour observer directement l'état semi-solide à hautetempérature : apparition du liquide, processus de solidification etc. Des essais de thixoforgeageont ensuite été réalisés pour étudier l'influence des différents paramètres du procédé sur lamicrostructure, la géométrie finale des pièces, les écoulements de matière etc. Après avoiranalysé la microstructure des pièces thixoforgées, des mécanismes permettant d'expliquer lesécoulements de matière sont proposés. Qui plus est, la comparaison avec la simulation duprocédé de forgeage à chaud montre que ces écoulements sont très différents, ce qui est dû aucomportement du matériau. Ce dernier est très sensible aux paramètres du procédé : il estdonc nécessaire de bien maîtriser et contrôler toutes les étapes lors de la mise en forme.

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Cau, Laurent. "Contribution à l'étude des transformations de phases et du comportement mécanique d'aciers non alliés à hautes températures après chauffage rapide par conduction électrique." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10145.

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Abstract:

La mise en forme des matériaux métalliques nécessitent la connaissance préalable de leur comportement mécanique. Lorsque cette mise en forme s'effectue à haute température, la vitesse de chauffage est un paramètre prépondérant dans les cinétiques de transformations de phases, de modifications structurales et donc sur le comportement mécanique à chaud qui est étroitement lié à la microstructure. Dans ce travail, on montre dans un premier temps l'influence combinée de la température et de la vitesse de chauffage sur le comportement mécanique à chaud d'aciers à différents pourcentages de carbone. Le comportement élasto-viscoplastique est modélisé à partir d'une loi multiplicative de type Norton-Hoff dont les paramètres sont calés à partir d'essais mécaniques simples réalisés sur une machine de traction équipée d'un dispositif de chauffage par conduction. On constate, quelle que soit la température imposée, que les paramètres d'écoulement plastique (contrainte d'écoulement et déformation maximale) ainsi que les coefficients de la loi multiplicative sont dépendants de la vitesse de chauffage. Dans un deuxième temps, on explique le phénomène de polystriction observé lors d'un essai de traction à chaud sur une éprouvette de type Fer Armco ou XC100 globularisé. Le procédé de chauffage par conduction, dont le principe consiste à faire passer un courant de forte intensité dans l'échantillon, introduit le long de celui-ci un gradient thermique, la température maximale étant mesurée au milieu de l'éprouvette. La présence de deux zones d'instabilité plastique est significative d'une consolidation du matériau au centre de l'éprouvette. Ceci indique que la transformation ferrite->austénite peut conduire à un accroissement de la contrainte d'écoulement plastique.

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Libert, Maximilien. "Etudes expérimentale et numérique de l'effet des mécanismes de plasticité sur la rupture fragile par clivage dans les aciers faiblement alliés." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00413677.

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Abstract:

Il est crucial de garantir l'intégrité des cuves de réacteurs à eau pressurisée (REP) en cas de fonctionnement accidentel : dans ce contexte, la compréhension et la modélisation des mécanismes de rupture fragile des aciers constituent des éléments décisifs de l'évaluation complexe des durées de vie des cuves.
Les modèles d'approche locale de la rupture par clivage constituent l'un des principaux outils de prédiction de la ténacité des aciers faiblement alliés. La dispersion des contraintes à rupture est interprétée comme un effet de la distribution des défauts dans la microstructure, mais l'effet des hétérogénéités mécaniques n'est pas pris en compte. Or, en dessous d'une température de transition de comportement Ta (de l'ordre de 25°C), les mécanismes de déformation sont grandement affectés par la température et la vitesse de déformation.
Notre approche consiste à prendre en compte l'effet des hétérogénéités de contraintes dans un critère local d'amorçage du clivage. Les résultats de calculs de microstructure sont utilisés pour proposer une description statistique de l'évolution des distributions de contraintes locales. Cette approche statistique permet de proposer un modèle d'approche locale de la rupture dépendant à la fois des hétérogénéités mécaniques et des distributions de tailles de défauts.
Le comportement du matériau et son évolution sont caractérisés aux échelles microscopique et macroscopique dans le domaine de température [25°C,-196°C]. Des essais de traction simple, de sauts de vitesse et de température, et de ténacité sont réalisés.
Nous proposons un modèle de comportement micromécanique décrivant le comportement plastique en dessous de la température de transition Ta. La loi de comportement est basée sur les mécanismes de déformation décrits dans la bibliographie et identifiée par méthode inverse à partir des essais mécaniques. Les observations au MET et la caractérisation du comportement activé thermiquement permettent de fixer plusieurs paramètres du modèle.
Des simulations sont réalisées afin de modéliser les distributions de contrainte principale σ1 dans deux microstructures bainitiques correspondant au volume élémentaire de l'approche locale de la rupture. L'effet de la température et de la triaxialité sur l'évolution des hétérogénéités est caractérisé. Nous proposons une fonction de distribution décrivant la distribution des valeurs locales de σ1 en fonction des contraintes principales et équivalente <σ1> et <σmises> moyennes dans la microstructure.
Cette fonction est utilisée pour formuler un modèle d'approche locale de la rupture intégrant la distribution des tailles de défauts critiques et les distributions de σ1. On montre que dans certains cas, la dispersion des contraintes locales suffit à expliquer les dispersions des contraintes à rupture à l'échelle du volume élémentaire. Les dispersions de contraintes à rupture sont en accord avec celles prédites par le modèle de Beremin. La prise en compte des hétérogénéités mécaniques permet d'introduire une dépendance de la probabilité de rupture en fonction de la température, de la déformation et de la triaxialité. Il reste à appliquer le modèle d'approche locale au calcul d'éprouvettes CT et de comparer les dispersions de ténacités simulées à celles mesurées expérimentalement.

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Phelippeau, Antoine. "Etude expérimentale du rôle de la microstructure et du vieillissement sur les propriétés mécaniques des aciers perlitiques fortement tréfilés." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2003. http://www.theses.fr/2003ECAP0928.

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Abstract:

L'objectif de ce travail a été de contribuer à la compréhension des mécanismes de plasticité et des phénomènes de vieillissement des fils d'aciers perlitiques fortement tréfilés, dont la résistance mécanique est couramment supérieure à 3000 MPa. Une première partie, consacrée à une étude à plusieurs échelles des propriétés mécaniques de fils fortement tréfilés ( =3,5), fait apparaître que l'écrouissage en traction est constitué, pour plus de la moitié, d'une composante cinématique. Celle-ci serait due, selon les observations aux échelles micro- et nanométriques, aux contraintes internes générées par les incompatibilités de déformations plastiques entre les ex-colonies perlitiques. Plusieurs résultats incitent à faire l'hypothèse de la formation de mailles " pseudo-martensitiques " sous l'effet de la déformation en filière. Les mécanismes connus dans les revenus des martensites ont été recherchés mais n'ont toutefois, pas été observés de façon certaine
The aim of this study was to contribute to the understanding of both the plasticity mechanisms and the post-drawing ageing phenomenon of heavily drawn pearlitic steel wires which tensile strength is commonly higher than 3000 MPa. The first part, dedicated to a multi-scale experimental study of the mechanical properties of heavily drawn wires ( =3. 5), shows that more than half of the tensile strain hardening is due to kinematic hardening. The latter is would be related to the internal stresses caused by the plastic strain heterogeneities between ex-pearlitic colonies, according to observations at micro- and nanometric scales. Some results lead to the hypothesis of a "pseudo-martensitic" lattice formation due to the combined effect of the deformation and cementite dissolution in the die. Well-known mechanisms involved during martensite tempering have been considered but no evidence of such mechanisms is observed

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Voicu, Raluca. "Évolution microstructurale à haute température et propriétés mécaniques d'aciers austénitiques Fe-Cr-Ni." Toulouse, INPT, 2008. http://www.theses.fr/2008INPT132G.

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Abstract:

Les aciers austénitiques inoxydables HP40 1010 Nb sont utilisés pour la fabrication des tubes reformeurs utilisés dans l'industrie pétrochimique et en particulier par Air Liquide pour la réaction de craquage de l'hydrogène. Ces tubes constituent les composants essentiels des usines productrices d'hydrogène. La conception des tubes prévoit une durée d'exploitation d'environ 11 ans. Cependant, le fonctionnement des installations dans des conditions plus sévères diminue fortement la durée de vie de ces composants. La combinaison de facteurs tel que des surchauffes locales, un champ de contrainte complexe (induit par la thermique, la pression interne des gaz et le poids des tubes), un environnement corrosif à l'intérieur et oxydant à l'extérieur des tubes peut conduire à la rupture prématurée de ces pièces. L'objectif de cette étude est donc de comprendre les couplages entre le vieillissement microstructural et le comportement mécanique en fluage afin d'établir un nouveau critère de fin de vie des tubes reformeurs. Les examens microstructuraux des structures vieillies ont permis de souligner l'effet de plusieurs facteurs importants dont la composition chimique et de l'environnement ainsi que d'établir un diagramme TTT pour ces nuances d'aciers. L'étude systématique du comportement mécanique en fluage nous a permis de mettre en évidence plusieurs facteurs qui influencent la durée de vie de ces alliages dont le vieillissement et un changement de mécanisme de fluage au passage des fortes aux faibles contraintes. Les observations métallographiques et la quantification de l'endommagement ont confirmé les résultats de fluage. Un critère de fin de vie a pu être établi en intégrant ces données. Enfin, nous avons proposé deux protocoles de chargement thermique afin d'optimiser le temps à rupture
The HP40-Nb modified austenitic stainless-steels are used for reformer tubes fabrication in the refining, petrochemical and fertilizer industries, and especially by Air Liquide for cracking reaction of hydrogen. These tubes are the main components of hydrogen production plants. The tubes are designed for exploitation duration of around 11 years. Nevertheless, the operation of the facilities under more severe conditions leads to a greatly decreases the lifetime of these components. These tubes are prone to various degradation mechanisms. The combination of factors such as local overheating, a complex stress field (induced by the heat, the internal gas pressure and weight of the tubes), a corrosive environment inside and an oxidant atmosphere outside of the tubes can lead to premature rupture, braking of these parts. The objective of this study is to understand the coupling between the microstructural aging and mechanical behaviour in creep regime in order to establish a new criterion for end of life of reformer tubes. Microstructural examinations of aged structures have allowed to highlight the effect of several important factors, like the chemical composition and the environment, and to establish a TTT diagram for these steel grades. The systematic study of the creep mechanical behaviour has enabled to identify several factors that influence the lifetime of these alloys, like aging and a change of creep mechanism when passaging from high to low stress levels. Metallographic observations and quantification of the damage confirmed the creep tests results. A criterion for the end of life has been established by integrating these data. Finally, we proposed two thermal loading protocols to optimize the time to rupture of these tubes

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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.

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Abstract:

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 propriétés
Low 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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Kacem, Hassine. "Influence des chargements cycliques sur les propriétés mécaniques des aciers à 9% de nickel et 316L dans des conditions cryogéniques." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10056.

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Abstract:

Lors de ces dernières décennies, l’exploitation du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) a connu un intérêt croissant, et un marché en forte expansion avec de nombreux projets d’installation de terminaux méthaniers. Le gaz naturel liquéfié est transporté et stocké à très basses températures (~ -163°C), dans des réservoirs de capacités de plus en plus importantes. Ceci impose l’utilisation de matériaux particuliers présentant des caractéristiques adaptées aux températures cryogéniques. Les terminaux méthaniers doivent fonctionner en toute sécurité pendant toute leur durée de vie, cet impératif de sécurité doit être pris en compte dès la phase de conception et pendant toute la période d’exploitation. Cette étude est une contribution à la vérification et la compréhension des comportements de l’acier à 9% de nickel et de l’acier austénitique 316L utilisés respectivement pour la construction des grands réservoirs et des bras de chargements-déchargements. Ce comportement est étudié à la température ambiante et à -196°C à l’aide d’essais mécaniques classiques et d’essais Small Punch Test. Pour évaluer les effets de cyclage consécutifs aux remplissages-vidanges des installations, une matrice d’essais de cyclage est proposée et les caractéristiques mécaniques des matériaux et de certaines soudures sont établies et comparées avant et après cyclage
In last few decades, there has been increasing interest in the exploitation of the Liquefied Natural Gas (LNG). It is a fast growing market with many projects of storage terminal installation. Liquefied natural gas is transported and stored in reservoirs with increasingly important capacities at very low temperatures (~ -163°C). This requires the use of special materials with tailored properties at cryogenic temperatures. The storage terminals must operate safely during their life. This imperative security must be taken into account at the design stage and throughout the operating period. This study provides a significant contribution to the verification and understanding of the behavior of 9% Nickel steel and 316L austenitic steel used for the construction of large reservoirs and loading-unloading arms respectively. Mechanical behavior of these materials is studied at room temperature and -196°C using conventional mechanical tests and Small Punch Test. The cycling test matrix is proposed in order to assess effects on installations due to consecutive filling-emptying cycles. The mechanical characteristics of the materials and some of welds are carried out and compared before and after cycling

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Harzallah, Ridha. "Étude du comportement mécanique et tribologique des aciers austénitiques au manganèse : application aux cœurs de voies ferroviaires." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00539563.

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Abstract:

La finalité industrielle de ce travail mené sur des aciers de type Hadfield est l'amélioration de la tenue en service des cœurs de voie. Le mémoire comprend quatre parties. La première partie concerne la compréhension de la problématique rencontrée actuellement sur les cœurs de voie en service. La deuxième partie fait le point des connaissances sur les nuances d'acier dans la même gamme que la nuance actuelle (GX120Mn13). On a sélectionné cinq nuances et ces nuances ont fait l'objet d'une étude mécanique et tribologique dans les troisième et quatrième parties. Un montage sur un tribomètre rotatif a été conçu pour réaliser des essais de fatigue de contact en roulement. Un banc d'essai de chocs-glissement a été conçu et mis au point pour imposer aux matériaux des sollicitations proches de celles exercées en service. Au niveau essai mécanique, le comportement en traction et en compression à des vitesses allant jusqu'à 10 s-1 a été étudié. Ces essais ont montré la capacité d'écrouissage extraordinaire de ces aciers austénitiques. Les essais tribologiques de roulement et de chocs glissement ont permis de déterminer les nuances qui présentent la meilleure résistance à l'usure.

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Soto, Richard. "Etude par microscopie électronique en transmission de la précipitation en relation avec les propriétés mécaniques dans les aciers Dual-Phase microalliés au titane." Aix-Marseille 3, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX30074.

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Abstract:

Les aciers dual-phase offrent une solution ideale a l'emboutissage des toles minces pour l'industrie automobile. En revanche, leur resistance mecanique n'atteint pas celle des meilleurs aciers dits a haute limite d'elasticite (hsla). Une solution de renforcement consiste a durcir la matrice ferritique par des microprecipites d'elements dispersoides tel que le titane. Pour cela, il est necessaire de comprendre l'influence de la composition sur la microstructure et d'etablir une correlation entre la microstructure et les proprietes mecaniques. L'objectif etant bien sur d'accroitre la resistance de ces aciers tout en conservant leur bonne formabilite. C'est le but de ce travail effectue sur cinq nuances dans lesquelles on a fait varier la teneur en titane. Le principal outil d'investigation a ete la microscopie electronique en transmission associee aux analyses edx et eels permettant simultanement des analyses chimiques localisees et des determinations structurales. Un soin tout particulier a ete porte a l'elaboration des echantillons. Deux techniques complementaires ont ete mises en oeuvre : lames minces et repliques avec extraction. Celles-ci facilitent l'identification des precipites et permettent de faire une analyse statistique. Une etude tres complete de l'ensemble des precipites allant jusqu'a des tailles nanometriques a permis de mettre en evidence les particules les plus efficaces pour le durcissement : il s'agit des carbures de titane qui se forment dans la phase austenitique. Les calculs thermodynamiques ont permis de preciser les domaines de temperature de la precipitation de chaque espece ainsi que les quantites theoriquement precipitees en equilibre avec la solution solide. Ces previsions sont en bon accord qualitativement et quantitativement avec les resultats deduits de l'analyse statistique. Un calcul du durcissement montre que les variations observees des proprietes mecaniques avec la teneur en titane s'expliquent bien avec la precipitation de carbures de titane nanometriques. Outre son caractere fondamental, cette etude a apporte des informations utiles pour la connaissance de ces aciers et pour la mise au point de nouvelles nuances.

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Nicaise, Nicolas. "Effets de longueur interne sur les propriétés effectives des polycristaux métalliques : applications aux aciers." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ045S/document.

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Abstract:

Ce travail a pour but d’étudier les effets des longueurs internes, comme la taille des grains, sur le comportement mécanique des aciers IF par le biais de modélisations micromécaniques. Après une revue bibliographique des différents effets d’échelle observés en plasticité (effet taille des grains) et de quelques méthodes de transition d’échelle existantes, ce travail se décompose en trois étapes. Dans un premier temps, un schéma auto-cohérent écrit dans le cadre de l’élasto-viscoplasticité est utilisé afin d’étudier les effets de la dispersion de taille de grains sur le comportement mécanique d’agrégats polycristallins, en négligeant les hétérogénéités d’origine cristallographique. Ces effets sont aussi importants que ceux de la taille moyenne des grains et de la texture cristallographique. Dans un second temps, le même schéma de transition d’échelle est utilisé afin d’étudier les effets combinés de la dispersion de taille de grains et des orientations cristallographiques. Il apparaît alors que l’effet de la dispersion de taille de grains est effectivement plus important que l’effet de la texture cristallographique sur le comportement mécanique en traction. Néanmoins, la dispersion de taille de grains n’a que peu d’effet sur l’anisotropie plastique des aciers IF. La troisième étape consiste à développer de nouvelles approches, à champs de déformation non uniformes dans les grains, afin de capter des effets de taille de grains par le biais de nouvelles lois d’interaction. Ainsi, deux différentes modélisations à longueurs internes sont proposées : l’une “discrète”, considérant des distributions de dislocation contrainte au joint de grains, et l’autre “moyenne”, avec la prise en compte d’un gradient de déformation plastique dans une zone près du joint de grains. Ces nouvelles approches permettent de reproduire les effets de taille de grains sur le comportement mécanique des matériaux métalliques, en particulier pour les aciers IF
The objective of this work is to study the effects of internal lengths, as the grain size on the mechanical behavior of IF steels with micromechanical models. After a literature review about different length scale effects observed in plasticity (grain size effects...) and existing scale transition methods, this work is divided into three steps. First of all, a self-consistent scheme written for heterogeneous elastic-viscoplastic materials is used to study the grain size dispersion effects on the mechanical behavior of polycrystalline aggregates, ignoring the heterogeneities of crystallographic orientations. These effects are as important as those due to the average grain size and crystallographic texture. In a second time, the same transition scale scheme is used to study the combined effects of grain size dispersion and crystallographic orientation. It appears that the effect of the grain size dispersion is larger than the effect of crystallographic texture on the tensile behavior. The third step is to develop new approaches with non-uniform plastic deformation inside the grain, in order to capture the effects of grain size through new interaction laws. Thus, two different models are proposed : a “discrete” one, considering dislocation distributions constrained by grain boundaries, and, an “averaged” one, accounting for plastic strain gradient in the region close to grain boundaries. These new approaches allow to reproduce the grain size effects observed on the mechanical behavior of metallic materials, in particular for IF steels

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Viellard, Laurence. "Influence du mode d'élaboration (filière fonte ou filière électrique) sur les caractéristiques des aciers doux galvanisés et laqués en continu." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-474.pdf.

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Stienon, Alexandre. "Contribution à la modélisation de la durée de vie des roulements à partir des caractéristiques inclusionnaires des aciers : concentration, morphologie, propriétés mécaniques." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0046/these.pdf.

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Abstract:

Malgré les efforts importants entrepris par les aciéristes pour augmenter la propreté inclusionnaire de leurs aciers, la présence d’inclusions en sous-couches de roulements et butées à billes demeure responsable de nombreux écaillages, qui limitent leurs durées de vie. Pour tout aciériste, être capable de prédire la durée de vie de roulements en fonction des caractéristiques inclusionnaires de ses aciers constitue un enjeu majeur, afin d’optimiser les conditions d’élaboration aux exigences des clients. La plupart des modèles existant ne prennent en compte les caractéristiques inclusionnaires des aciers que de manière très partielle. Par conséquent, le but de cette thèse a été de construire un nouveau modèle qui prenne en compte l’ensemble des caractéristiques inclusionnaires (concentrations, distributions de taille, caractéristiques morphologiques et mécaniques). Pour mettre au point ce nouveau modèle nous avons utilisé une approche alliant caractérisation et modélisation. La microtomograhie X a pour la première fois été appliquée à la caractérisation fine de la morphologie des inclusions. Leurs propriétés mécaniques ont été investiguées par nano-indentation. Les concentrations et distributions de taille ont pour leur part été estimées par échographie ultrasonore haute fréquence. L’ensemble de ces données a ensuite été utilisé pour modéliser l’endommagement provoqué par ces inclusions. Le modèle développé s’appuie sur les calculs de champs de contrainte au voisinage des inclusions, réalisés par la méthode des éléments finis. Ces calculs ont permis de déduire les concentrations de contrainte ainsi que l’étendue des zones plastifiées qui se développent au voisinage des inclusions, dans lesquelles les dislocations s’accumulent, conduisant à l’amorçage de fissures. La propagation de ces fissures jusqu’en surface est alors évaluée à l’aide de lois de Paris. Dans le cas des alignements, un facteur de concentration de contrainte additionnel a été introduit pour rendre compte des interactions entre inclusions constitutives voisines. Cette modélisation a ensuite été mise en œuvre de manière statistique, grâce à la méthode de Monte-Carlo : des lots de butées virtuelles sont construits en distribuant des inclusions et alignements conformément aux concentrations, distributions de taille et autres caractéristiques obtenues expérimentalement. Le modèle a alors fait l’objet d’un calage par comparaison des prévisions numériques à des durées de vie réelles mesurées expérimentalement lors d’essais de fatigue de roulement sur butées à billes. Il est par conséquent opérationnel et constitue un outil intéressant pour prédire la durée de vie de roulements et optimiser les conditions d’élaboration en relation avec les applications visées
Despite important efforts made by steel makers to improve the cleanliness of steel, inclusions are still present in steel and produce spallings when placed in subsurface of bearings. For any steel makers, being able to predict the lifetime of bearings from the inclusion characteristics of the steel is a major challenge. Most of the existing models only take into account part of the inclusions characteristics. The aim of this Ph. D. Thesis is to take into account the most important characteristics (concentrations, size distributions, morphological and mechanical characteristics). To create this new model, an approach based on both characterization and modelling has been used. X-ray micro-tomography has for the first time been applied to the detailed morphological characterization of inclusions. The mechanical properties of these inclusions have been investigated by nano-indentation. Concentrations and size distributions have been obtained thanks to high frequency ultrasounds. All these data have then been used for the modelling. The developed model is based on the calculations of stress fields by finite element method. These calculations have permitted to obtain the stress concentrations produced by the inclusions and the size of the region where plastic strain occurs, in which dislocations accumulate and initiate fatigue cracks. Propagation of these cracks up to the surface has then been modelled by Paris laws. For stringers, an additional stress concentration factor has been introduced in order to take into account the interactions between constitutive inclusions. Once this done, a Monte-Carlo method has been used to virtually distribute inclusions in batches of simulated bearings, in accordance with the concentrations, size distribution and other characteristics obtained experimentally. The free parameters of the model have then been adjusted until a good coherence between numerical predictions and experimental results has been obtained. Consequently, it is now functional and can be used as a good tool to predict lifetime of bearing and optimize the elaborating conditions of steel in relation with the sought applications

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Villegas, Randolfo. "Genèse de la ferrite aciculaire dans les aciers à moyen carbone microalliés au vanadium. Morphologie fractale en relation avec les propriétés mécaniques." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL086N/document.

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Abstract:

Des nuances d’aciers à moyen carbone, microalliés au vanadium, ont été élaborées avec l’objectif d’obtenir de nouvelles microstructures, majoritairement constituées de ferrite aciculaire (FA). Le contrôle de la composition chimique (0.1-0.3 % V) et la vitesse de refroidissement (2.0 °Cs-1) conduit à des fractions de FA atteignant 80 %. Un paramètre empirique, le pouvoir ferritisant, P, a été introduit pour évaluer l’effet combiné de la composition chimique et de la vitesse de refroidissement sur la fraction de FA. Les caractérisations par MEB et MET montrent que la FA se développe à partir de la ferrite proeutectoïde recouvrant les inclusions de MnS. Une précipitation interphase de carbonitrures de vanadium, V(C,N), serait à l’origine d’un appauvrissement local en carbone de la matrice austénitique autour des aiguilles de FA, favorisant une germination autocatalytique. Le caractère fractal de la FA a été mis en évidence par des caractérisations morphologiques. Les dimensions fractales, D, et les longueurs de coupure ont été déterminées par la méthode de comptage de boîtes à partir d’images MEB. Des essais mécaniques isothermes-quasistatiques révèlent des propriétés mécaniques équivalentes à celles des microstructures bainitiques. Les courbes contrainte-déformation montrent un comportement mécanique de type Hollomon. Les structures de ces aciers présentent des taux de consolidation qui augmentent avec l’accroissement de la fraction de FA. Une corrélation entre les propriétés mécaniques et la dimension fractale a été établie. Ce lien s’exprime par des relations de type exponentiel : [delta]M = c exp [[alpha](D -2)] où M représente? les propriétés mécaniques (Re, Rm, etc.) et c? et ?[alpha] des constantes
Medium carbon vanadium microalloyed steels have been developed to obtain new microstructures, mainly formed of acicular ferrite (AF). Controlling the chemical composition and (0.1-0.3 % V) and the cooling rates (2.0 °Cs-1) lead to AF fractions up to 80 %. An empirical parameter, the ferritisant power, P, has been introduced to evaluate the combined effect of chemical composition and cooling conditions. Scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy investigations indicate that AF develops from proeutectoid ferrite enveloping MnS inclusions. An interphase precipitation of vanadium carbo-nitrides, V(C,N) has been identified. It is suggested that this precipitation is at the origin of carbon depletion in the austenitic matrix surrounding the AF plates. The formation of the AF is then enhanced by an autocatalytic effect. The fractal nature of AF has been determined by SEM and TEM characterisations. Fractal dimensions, D, and cut off lengths have been derived by the counting box method applied to SEM images. Mechanical tests conducted in isothermal and quasistatic conditions reveal that mechanical properties of AF are of the same grade of that of bainitic microstructures. Experimental strain-stress curves are described by the Hollomon law. The work hardening of the studied microstructures increases with the AF fraction. The mechanical properties have been linked to the fractal dimension by the following exponential relation : [delta]M = c exp [[alpha] (D -2)], where M represents the mechanical property (Re, Rm, etc.) and c and [alpha] are constants parameters

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Belhassan, Mohamed. "Étude comparée, en régime élastoplastique, de la rupture de l'acier Hadfield Z120M12 et de l'acier 10CD9-10 : approches globales en mécanique de la rupture : aspects physiques et méthodologies expérimentales." Paris 11, 1996. http://www.theses.fr/1996PA112400.

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Abstract:

L'objectif de la présente thèse est de préciser certains aspects de la rupture de deux aciers présentant des structures métallurgiques fondamentalement différentes et de porter un jugement sur certains types d'essais pratiques pour déterminer la ténacité des aciers ductiles. Les deux aciers étudiés dans ce travail sont: un acier austénitique au manganèse de type Hadfield Z120M12. Un acier a moyenne résistance au chrome-molybdène de structuremartensito-bainitique obtenue après un traitement de revenu. Cette étude se compose de deux grandes parties: la première partie à caractère physique a pour objet d'étudier les aspects structuraux et fractographiques des éprouvettes après rupture, dans le cas de ces deux aciers, d'abord en traction monotone et ensuite en traction-ouverture (essai de j#1#c). On essaie alors de corréler les résultats obtenus avec l'aspect microscopique des ruptures. On explicite ainsi, des ruptures à caractère fragile pouvant survenir dans le cas de l'acier Z120M12 qui par ailleurs a un comportement ductile, en comparaison avec celles toujours du type ductile dans le cas de l'acier 10CD9-10. La deuxième partie à caractère mécanique consiste à évaluer la ténacité de ces deux aciers. Pour se faire nous avons adopté la méthodologie des critères globaux de la rupture. Les deux criteres étudiés sont l'intégrale j de rice et le concept de l'énergie équivalente de Witt. Plusieurs méthodes, basées sur ces deux critères, ont été appliquées en vue de déterminer le paramètre critique a l'amorçage j#1#c et la ténacité apparente k#b#d. En particulier, une nouvelle méthode de détection de l'amorçage sur une seule éprouvette a été mise au point au cours de ce travail: c'est une méthode extensometrique, basée sur l'utilisation d'une jauge de déformation collée au voisinage de la pointe de la fissure. Le point d'amorçage de la propagation stable est détecté en analysant la réponse de la jauge au cours de la déformation plastique

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Hamdi-Bellini, Radia. "Comportement quasi-statique et dynamique des aciers pour frappe et forge à froid." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1018.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de caractériser l'écrouissage, l'effet de la température et de la vitesse sur l'écoulement des nuances de frappe et forge à froid. Pour modéliser le comportement de ces aciers, il a été nécessaire de développer tous les outils indispensables pour cette caractérisation : méthodologies d'essais, procédures de dépouillement, logiciels d'analyse, modèle de description du comportement. . . Ainsi, au cours de cette étude, de nombreux essais de traction et compression ont été menés ; les domaines explorés en grandes déformations, en vitesse de déformation (de 10-4 à plus de 800 s-1) et en température (de 20°C à 400°C) couvrent sensiblement ceux des procédés industriels. Pour caractériser le comportement en dynamique (800 s-1) jusqu'aux grandes déformations, un essai de compression original a été mis au point sur un mouton vertical dont le principe de fonctionnement est basé sur la chute d'une masse. Des simulations numériques ont permis de dimensionner l'ensemble du montage et d'optimiser la géométrie de la cellule d'effort. De plus, un programme de dépouillement des ces essais, Compdyna, a été développé. En utilisant une méthode inverse, il permet d'une part de lisser le signal acquis (force-déplacement) et d'autre part de calculer la loi d'écoulement (contrainte-déformation) pour l'essai traité. L'ensemble de cette étude a abouti, parallèlement, à la mise au point d'un modèle de comportement et au développement d'un logiciel, IdMod, permettant l'identification des coefficients de ce modèle à l'aide d'une procédure d'optimisation algorithmique. Ce modèle phénoménologique décrit l'écrouissage, l'effet de la température et de la vitesse de déformation. Pour finir, le modèle de comportement a été identifié pour de très nombreuses nuances d'acier utilisées en frappe et en forge à froid.

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Mabille, Pascal. "Évaluation des hétérogénéités locales de déformation d'aciers extra-doux sollicités en traction et en fatigue." Toulouse, ENSAE, 1995. http://www.theses.fr/1995ESAE0005.

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Abstract:

L'application du théorème de la déformation minimale et l'utilisation de microgrilles permettent d'évaluer les hétérogénéités de déformation en tout point et de superposer les cartes de déformations calcules à la microstructure. Cette démarche d'inspiration mécanique conduit à une nouvelle approche de la caractérisation de la déformation microstructurale. Par dépôt sur l'échantillon d'un réseau de mailles carrées (pas : 2 micromètres, largeur 0. 3 micromètre), et mesure des coordonnées des noeuds après déformation, il est possible d'identifier les valeurs propres du tenseur de Cauchy-Green droit de l'état déformé et d'en déduire la déformation généralisée minimale en tout point. Les matériaux étudiés sont des aciers extra-doux dont la taille de grains varie de 10 à 30 micromètres. Des essais ont été réalisés in-situ sous microscope électronique à balayage et à basse température, sur des éprouvettes plates sollicitées en traction monotone sur une micromachine de traction. Nous avons pu ainsi corréler les aspects micro-, méso- et macroscopiques de la déformation. Le développement des lignes de glissement sur la surface des éprouvettes et la distorsion du réseau microlithographié mettent en évidence de fortes hétérogénéités locales de la déformation. La méthode a été étendue aux sollicitations en fatigue à l'air ambiant et sous vide. Il a été nécessaire de concevoir et de réaliser un prototype de micromachine de fatigue mettant en oeuvre leffet piézoélectrique. Les hétérogénéités locales de déformation au voisinage de la fissure principale ont été évaluées, suite à des études de propagation de fissure aux échelles microscopique et macroscopique, de microfractographie et d'endommagement. Ce travail s'inscrit dans le développement actuel de nouveaux aciers d'intérêt induqtriel dans le domaine de la construction mécanique.

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Thoumire, Olivier. "Influence de la nitruration en lit fluidisé sur les propriétés structurales, mécaniques et magnétiques d'alliages FeSi et FeSiAl." Rouen, 1999. http://www.theses.fr/1999ROUES003.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude des propriétés structurales, mécaniques et magnétiques de tôles FeSi et FeSiAl soumises à des traitements thermiques conventionnels et des traitements thermochimiques de nitruration. La surface des échantillons nitrures révèle la présence d'une couche biphasée de nitrures de fer. Une microstructure en aiguilles, accompagnée d'une évolution de la taille des grains est également observée à l'intérieur de la matrice des échantillons nitrurés en lit fluidisé. Cette morphologie est fonction de la température, du temps de nitruration et du débit de gaz. Une analyse fine de la composition des couches de combinaison et de diffusion révèle la présence de fer et d'oxydes de fer en extrême surface. Par ailleurs, les mesures mécaniques locales montrent comment la microdureté évolue avec les paramètres de nitruration. Des mesures magnétiques (aimantation, cycle d'hystérésis) sur des échantillons nitrurés ont montré une augmentation du champ coercitif et des pertes par hystérésis en relation avec la présence des couches de nitrures de fer en surface. Ces couches de nitrures présentent des propriétés magnétiques semi-dures qui pourraient être exploitables en technologie de l'électrotechnique.

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El, Ghazal Hayat. "Etude des propriétés microstructurales et mécaniques des aciers 16NiCrMo13 cémenté et 32CrMoV13 nitrure : application à la prévision de leur limite d'endurance en fatigue de roulement." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0043.

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Abstract:

Nous avons étudié les profils de propriétés microstructurales et mécaniques des aciers 16NiCrMo13 cémenté et 32CrMoV13 nitrure. L'acier cémenté présente une structure martensitique, alors que le matériau nitrure est à l'état ferritique durci par de très fins précipités dont les propriétés ont été étudiées au MET. Pour déterminer le profil de propriétés microplastiques, nous avons développé, à l'aide de simulation par éléments finis, une méthode originale d'identification de la loi d'écrouissage basée sur des essais de nano-indentation. L'étude de l'endommagement en fatigue de roulement en conditions élasto-hydrodynamiques, montre que celui-ci se développe au voisinage des carbures apparaissant au cours de la cémentation dans le 16NiCrMoV13 nitrure, l'endommagement n'apparaît que pour des pressions de contact très élevées. Il débute au sein de la zone la plus sollicitée en sous-couche, qui subit une évolution microstructurale en cours de fatigue. Enfin, nous avons calculé la borne inférieure de la limite d'endurance de ces matériaux, à partir des mécanismes d'endommagement observés. Cette détermination est basée sur la comparaison entre le profil de la scission de friction, contrôlant le mouvement des dislocations, et le profil de la cission de Tresca locale résultant de la pression de contact calculée en prenant en compte, dans le cas des aciers cémentés, la présence de carbures
The microstructural and mechanical properties profiles of 16NICR. MOl3 carburized and 32CrMoV13 nitrided steels have been studied. The carburised steel exhibits a martensitic structure whereas the nitrided steel is ferritic and hardened by thin precipitates which properties have been studied by T. E. M. . To characterise microplasticity properties profiles, we have developed, by means of finite elements calculations, an original method to identify the work hardening law from nano-indentation tests. A study of rolling contact fatigue behaviour of these steels, under elasto-hydrodynamic conditions, shows that, for the carburised steel, damage starts from carbides formed during the carburizing process. For the nitrided steel, damage has only been observed for very high contact pressures. It devewps within the most stressed area under the surface, which undergoes a microstructural evolution during fatigue. Finally, we have calculated a wwer bound of the fatigue limit of these materials from damage mechanisms that have been observed. These calculations are based on the comparison between the friction limit profiles, controlling dislocations movements, and the Tresca shear stress profile resulting from contact pressure and taking into account the carbides influence in the case of carburised steels

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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.

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Abstract:

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 duplex
Steels 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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Durrenberger, Laurent. "Analyse de la pré-déformation plastique sur la tenue au crash d'une structure crash-box par approches expérimentale et numérique." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ041S/document.

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Abstract:

Préserver l’intégrité des occupants d’un véhicule lors d’un accident constitue un enjeu majeur pour les constructeurs automobiles depuis de nombreuses années. L’objectif de cette thèse est d’analyser l’effet de la pré-déformation plastique sur la tenue au crash d’une structure de type crash-box. L’histoire du chargement est composée de deux phases. La première est le processus de mise en forme qui est généralement réalisé sous chargement quasi-statique. La seconde phase est caractérisée par un évènement de type crash. Le comportement de trois aciers fréquemment utilisés dans l’industrie automobile a été étudié (BH260, DP600, TRIP800). Des essais en traction uni-axiale ont permis de mettre en évidence l’effet d’un pré-chargement quasi-statique sur la réponse en rechargement dynamique. Une large campagne expérimentale d’écrasement de structures a par ailleurs révélé que le processus de pré-déformation a un effet bénéfique sur la tenue au crash malgré la réduction de l’épaisseur des structures. Deux modèles phénoménologiques sont ensuite proposés pour décrire les effets d’écrouissage et de sensibilité à la vitesse de déformation des métaux. Les prédictions des modèles montrent une très bonne correspondance avec les données expérimentales dans une large gamme de vitesse de déformation et les effets d’histoire de vitesse de déformation peuvent être très bien pris en compte par l’un des modèles. Enfin, une démarche numérique de couplage emboutissage-crash est présentée où les variables calculées lors de la mise en forme (contraintes résiduelles, déformation plastique équivalente, épaisseur finale) sont prises en compte lors de l’écrasement sous chargement dynamique
To preserve the integrity of vehicle passengers during a crash constitutes a major goal for the automotive manufacturers since many years. The aim of this Ph-D thesis is to analyze the effect of a plastic prestrain on crash properties of a crash-box structure. The loading history is composed of at least two phases. The first phase is the forming process, in general under quasi-static conditions. The subsequent loading is due to a crash event. The behavior of three steels frequently used in the automotive industry has been studied (BH260, DP600, TRIP800). The experimental characterization of the steels shows the effect of a quasi-static prestrain on subsequent dynamic tensile curves. In addition, a large experimental crushing campaign of structures revealed that the prestrain process improves the crash behavior despite a reduction of the wall thickness. Two phenomenological models are then proposed to describe the strain-hardening effects and strain-rate sensitivity of metals. The model predictions show a very good agreement with experimental results for a wide range of strain-rate. Strain-rate history effects are well accounted for by one of the models. Finally, a numerical approach is performed where the variables calculated during the stamping (residual stress, equivalent plastic deformation, final thickness) are taken into account during the crash simulation under dynamic loading

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Gilmas, Margaux. "Εndοmmagement des aciers frittés utilisés dans la cοnceptiοn autοmοbile : optimisatiοn de l'élabοratiοn et de la tenue mécanique." Caen, 2016. http://www.theses.fr/2016CAEN2017.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de comprendre les mécanismes d’endommagement et de rupture d’aciers « frittés-durcis » utilisés dans la conception automobile. Leur structure martensito-bainitique leur confère une tenue mécanique importante en sollicitations statiques de type compression ou contact. Cependant, la forte porosité de surface entraîne des anomalies de comportement. Afin d’anticiper la dégradation des pièces frittées et de prévoir leur durée de vie, il est donc nécessaire de mieux cerner les mécanismes d’endommagement conduisant à la ruine de ses matériaux. Cette thèse a été découpée en deux axes : d’un côté une partie plus industrielle et de l’autre une partie plus académique. L’ensemble des travaux a permis de fournir à l’entreprise Faurecia des compétences scientifiques de pointe sur les aciers frittés utilisés dans leurs produits. A l’aide d’une caractérisation structurale globale, des critères de choix des matériaux frittés ont été révélés et un protocole de caractérisation défini. Ces travaux constituent également un support académique pour mieux appréhender la relation entre la microstructure et le dommage en traction ainsi que pour déterminer l’origine de la rupture et de la déformation dans les aciers frittés
The goal of this PhD is to understand damage and fracture mechanisms in sinter-hardened steels for applications in automotive industry. Their martensito-bainitic structure gives them high mechanical properties in static loading such as compression or contact. However, the huge amount of surface porosity leads to anomalies in the behavior. In order to anticipate the degradation of sintered parts and to predict their durability, it is necessary to better grasp damage mechanisms leading to the deterioration of these materials. This PhD is divided into two main axes: one part is more industrial and the other more academic. All this work has provided the company Faurecia advanced scientific expertise on sintered steels used in their products. Thanks to a global structural characterization, selection criteria for sintered materials have been revealed and a characterization protocol defined. Those studies also constitute an academic support for the comprehension of the relation between microstructure and damage in tension as well as the determination of the origin of the fracture and of the strain in sintered steels

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Barreto-Phan, Hoang Maria Luisa. "Transformations structurales dans des aciers contenant douze pour cent de chrome et cinq ou sept pour cent de nickel : incidence de l'austénité de réversion sur les propriétés mécaniques." Paris 11, 1986. http://www.theses.fr/1986PA112322.

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Abstract:

La réversion partielle de la martensite en austénite, par traitement isotherme dans le domaine inter-critique (Acd – Acf) a été étudiée dans le cas de deux alliages contenant 12% de chrome et 5 ou 7% de nickel. La cinétique de la transformation a’→ Y, la fraction volumique d'austénite de réversion formée ainsi que la stabilité de cette phase – lors d'un refroidissement subséquent- ont été caractérisées en fonction de la température de traitement isotherme choisie. L'intérêt de tels traitements est de développer une structure mixte (martensite revenue + austénite de réversion) qui confère aux alliages considérés de meilleures propriétés mécaniques, notamment à chaud. Cet effet découle essentiellement des caractéristiques de cette austénite, laquelle contient une haute densité de dislocations et se trouve, par ailleurs, dispersée sous forme d'îlots de taille très réduite
The production of austenite by the reverse martensitic transformation has been studied. The alloys concerned by this study are two 12 % chromium low carbon steels containing respectively 5 and 7% nickel. Thermal treatments have been done in the temperature range of (Acd – Acf) called intercritical range. The kinetic of the a' → Y transformation, the volumic fraction of reversed austenite and its stability after a subsequent cooling have been investigated as a function of the intercritical temperature. The purpose of such treatments is to develop on optimal mixture of tempered martensite and reversed austenite structure, which should improve the studied alloys mechanical properties and especially their high temperature properties. This seems to be tightly related to the high dislocations density observed in the reversed austenite which -besides- is dispersed as thin islands in the matrix

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Chottin, Jérôme. "Etude de l'endommagement des aciers Dual Phase : application au procédé de mise en forme par cambrage." Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2069.

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Abstract:

Les mécanismes d’endommagement activés par certains procédés de mise en forme à haut niveau de déformation sont étudiés dans les aciers Dual Phase (DP1000). L’objectif principal est de décrire et quantifier l’évolution de la fraction surfacique de vides en fonction de l’état de contraintes. Cette description doit permettre de prévenir la fissuration du matériau durant le cambrage. Pour cela, des essais mécaniques réalisés en parallèle de calculs par éléments finis, sur éprouvettes à géométries complexes, sont menés. Ils permettent de solliciter le matériau sur un domaine de contraintes couvrant un maximum de procédés de mise en forme par le moyen d’outils simples. L’examen microstructural des échantillons révèle la formation de cavités aux interfaces ferrite/martensite, après déformation, ainsi qu’une forte sensibilité des mécanismes d’initiation, de croissance, de coalescence de vides à l’état de contraintes. Ces constats sont utilisés pour calibrer le modèle de Gurson modifié (GTN) ainsi que le critère de rupture de Johnson et Cook. En complément, des cartographies de nanoindentation sont réalisées pour permettre de décrire le comportement des interfaces durant la déformation. Ces essais soulignent les écarts de plastification entre les deux phases ainsi que la présence d’hétérogénéités de durcissement dans la ferrite en raison des répartitions de contraintes locales. Cette étude renvoie donc plus largement à la définition d’endommagement dans les matériaux, avec la notion de mauvaise matière, ainsi qu’aux différences qui existent entre les états de contraintes macroscopiques et microscopiques
The damage mechanisms activated by forming processes with high level of deformation are studied in Dual Phase steels (DP1000). The main objective is to describe and quantify the evolution of the void area fraction depending on stress state. This description is meant to allow the anticipation of the material failure during bending. For this reason, mechanical tests are being conducted on samples with complex geometries, in parallel with finite element analysis. By the means of simple tools, these tests allow us to apply solicitations on the material within a determined range of stress states, including most of the forming processes. The microstructural examination of the specimens reveals the creation of cavities at the ferrite/martensite interfaces after the deformation process, as well as a high sensitivity of initiation, growth and coalescence mechanisms in the stress state. These results are used to calibrate the modified Gurson model (GTN) and the Johnson-Cook fracture criterion. In addition to this, nanoindentation cartographies are created to describe the properties of the interfaces during the deformation process. These tests highlight the differences in plastification between the two phases and the heterogeneous hardening in ferrite due to the local stress distributions. Thus, this study deals in wider terms with the definition of damage in materials as well as the differences between macroscopic and microscopic stress states

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Dépinoy, Sylvain. "Evolution microstructurale d'un acier 2.25Cr - 1Mo au cours de l'austénitisation et du revenu : croissance des grains austénitiques, séquence de précipitation des carbures et effets sur les propriétés mécaniques." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0049/document.

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Abstract:

Ce travail traite de l'optimisation des propriétés en traction et en résilience d'un acier 2.25 Cr – 1 Mo par le contrôle de sa microstructure via des traitements thermiques appropriés. Ainsi, les transformations de phases ayant lieu au cours de l'austénitisation, de la trempe et du revenu doivent être correctement appréhendées. Des observations en microscopies électroniques à balayage et en transmission, ainsi que des analyses par diffraction des rayons X, ont été effectuées afin de caractériser et de modéliser la microstructure de l'acier à chaque étape du traitement thermique. L'évolution de la phase austénitique lors de l'étape d'austénitisation, ainsi que son influence sur la microstructure après trempe, ont été étudiées. La croissance du grain austénitique a été modélisée afin de comprendre ses mécanismes sous-jacents, en particulier le phénomène de croissance limitée observé aux plus basses températures. L'effet des conditions d'austénitisation sur la décomposition de l'austénite ainsi que sur les propriétés mécaniques du matériau après trempe et revenu a été étudié expérimentalement. Une condition d'austénitisation optimale a été déterminée et utilisée pour étudier la précipitation au revenu. La précipitation des carbures a été étudiée pour différents temps et températures de revenu. La séquence de précipitation suivante a ainsi été mise en évidence : la cémentite M3C précipite en premier, suivie des carbures M2C et M7C3 ; les carbures à l'équilibre étant les M23C6. Enfin, l'influence de la précipitation des carbures sur les propriétés mécaniques de l'acier a été étudiée. Les propriétés en traction sont particulièrement sensibles aux conditions de revenu dans le domaine d'étude, alors que les propriétés en résilience restent stables
This work aims at optimizing tensile and toughness properties of a 2.25Cr – 1Mo steel by controlling its microstructure through heat treatments. To this aim, phase transformations during austenitization, quenching and tempering have to be understood. Quantitative microstructural analyses were performed by means of SEM, TEM and XRD to characterize and model metallurgical evolution of the steel at each step of the heat treatment. The evolution of austenite during the austenitization stage, and its influence on the resulting as-quenched microstructure were thoroughly investigated. Austenite grain growth was modelled in order to understand its mechanisms, including the limited growth phenomenon observed at lower temperatures. The effect of austenitization conditions on further decomposition of austenite and on mechanical properties after quenching + tempering was experimentally determined. An optimal austenitization condition was selected and applied to study the tempering stage. Carbide precipitation was studied for various tempering temperatures and amounts of time. M3C carbides precipitate first, followed by M2C and M7C3; M23C6 are the equilibrium carbides. The influence of carbide precipitation on mechanical properties was studied. Tensile properties are closely linked to the tempering conditions in the range investigated, while impact toughness remains stable

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Louche, Hervé. "Analyse par thermographie infrarouge des effets dissipatifs de la localisation dans des aciers." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00259398.

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Abstract:

La compréhension et la modélisation des mécanismes de localisation observés lors de processus d'emboutissage représentent un enjeu industriel important. L'objectif de ce travail est d'étudier, par une approche expérimentale basée sur l'analyse des sources de chaleur, les manifestations de localisation pouvant se produire, sur des aciers, lors d'essais quasi-statiques de traction monotone.
A partir d'un traitement d'images thermiques infrarouge (effets) et de l'équation de diffusion de la chaleur, on propose une méthode permettant d'estimer les sources de chaleur (causes) générées par le processus de déformation.
Sur certains aciers doux, on met en évidence la propagation à vitesse uniforme d'une ou plusieurs bandes dissipatives étroites à travers la zone utile de l'éprouvette. Comparativement à ce premier mode (bandes de Lüders) où les effets dissipatifs sont soudains, intenses et très localisés, on met en évidence le caractère plus régulier et progressif de la concentration des zones où se développent les irréversibilités mécaniques menant à la striction localisée. Des "indicateurs de localisation énergétiques'' proposés pour détecter la localisation montrent qu'elle peut apparaître avant le maximum de la charge, dans plusieurs zones de l'éprouvette. Ce constat implique que la partie utile d'une éprouvette doit être considérée comme une structure et non comme un élément de volume réagissant de façon homogène, ce qui n'est pas sans conséquences sur les méthodes d'identification des modèles de comportement utilisés, en particulier, dans les approches théoriques de la localisation.
Enfin, d'autres expériences ont permis de mettre en évidence des manifestations énergétiques associées à des formes particulières de localisation : propagation de fronts de changement de phase (acier inoxydable A301), effets dissipatifs associés à des bandes de glissement (acier magnétique HiBiGO), effets dissipatifs localisés dans des bandes de cisaillement (polymère PVC).

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El, Mansori Mohamed. "Influence du champs magnétique sur le comportement biologique des couples acier xc48 / (acier, cuivre et graphite)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL067N.

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Abstract:

Il est fréquent que des champs magnétiques continus ou alternatifs soient présents dans l'environnement de différents tribo-contact. L'étude de son influence sur le frottement et l'usure des matériaux a permis de comprendre un certain nombre de phénomènes observés. L'étude présente le comportement de l'acier xc48 ferromagnétique dans un contact glissant avec différentes contrefaces : ferromagnétiques (acier xc48), cuivre (paramagnétique) et graphite (diamagnétique). Le dispositif expérimental utilisé est un tribomètre de type pion disque situé dans une enceinte à vide, permettant de faire varier l'environnent gazeux (vide, air, oxygène et argon). Des variations parfois très importantes du comportement en frottement et usure ont été mises en évidence lorsqu'un champ magnétique est appliqué au voisinage du contact ou directement sur l'un des frotteurs. Celui-ci entraine une diminution de l'usure dans le cas d'un couple entièrement ferromagnétiques et un accroissement de l'usure des deux antagonistes dans le cas d'un couple ferro/paramagnétique. Les variations du coefficient de frottement sont plus complexes et dépendent d'autres paramètres (charge, vitesse de glissement, environnement). L'influence du champ magnétique sur le couple acier/graphite conduit à une diminution du coefficient de frottement et de l'usure des deux protagonistes en présence de gaz réactifs. Dans le cas de gaz inertes, on observe l'inverse. Les mécanismes qui expliquent ces phénomènes font appel à la magnétostriction, à l'effet magnétoplastique et à la cinétique d'oxydation superficielle.

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Alih, Sophia. "Effet des aciers inox sur le comportement structural des éléments en béton armé." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0083/document.

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Abstract:

Les travaux effectués dans cette thèse portent sur l'étude du comportement des éléments en béton armé avec de l'acier inoxydable. Le comportement d'une barre d'acier seule n'est pas le même que celui d'une barre enrobée de béton. L'adhérence permet au béton situé entre les fissures de résister à des efforts de traction, réduisant ainsi le niveau moyen d'effort dans l'acier. La considération de cet effet a nécessité la mise en place d'une méthodologie expérimentale et numérique afin de déterminer les paramètres de transfert d'une partie des efforts de traction de l'acier vers le béton. Une nouvelle loi de comportement spécifique pour les barres en acier inoxydable a été développée. Cette loi est intégrée dans une approche de modélisation non linéaire du comportement d'éléments en béton armé selon une discrétisation par couches horizontales pour l'analyse en section et une discrétisation verticale pour l'analyse globale. Cette approche permet de déterminer les paramètres du modèle de raidissement en traction du béton. Ces paramètres sont identifiés grâce à la méthode inverse par comparaison entre les résultats expérimentaux et ceux issus du calcul numérique. La comparaison entre les résultats expérimentaux et la prédiction du modèle implémenté dans Abaqus démontre une très bonne concordance. Enfin, l'effet de l'acier inox sur les réponses structurales sous actions sismiques est présenté. Trois modèles sont conçus et analysés vis-à-vis de la capacité sismique en tenant compte de la ductilité structurale apportée par les armatures inox
This thesis focus on studying the behavior of composite concrete reinforced with inoxydable steel. The behavior of a bare steel bar is not the same as that of a bar embedded in concrete. The grip allows the concrete between cracks to resist tensile forces, thereby reducing the average level of stress in the reinforcement steel bars. The consideration of this effect required an experimental and numerical methodology to determine the parameters that describe the transfer of part of the tensile stress in steel bars to concrete. A new constitutive law has been specifically developed for the inoxydable steel bars. This law is integrated into a nonlinear modeling approach of reinforced concrete elements based on discretization in horizontal layers for the analysis section and a vertical discretization for the overall analysis. This approach is able to determine the tension stiffening parameters of the concrete. These parameters are identified using an inverse method by comparing experimental results and those from the numerical calculation. The comparison between experimental results and the prediction of the model implemented in Abaqus shows a very good correlation. Finally, the effect of inoxydable steel on structural responses under seismic actions is presented. Three models are designed and analyzed based on the seismic capacity taking into account the structural ductility of the inoxydable steel

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Marchal, Arnault. "Comportement thermomécanique d'aciers déformés par essais de torsion à chaud." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL013N.

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Abstract:

Cette étude est une contribution à la compréhension des mécanismes de déformation plastique à chaud des aciers bas carbone. Le comportement du matériau est modélisé par une loi de comportement viscoplastique déduite d'essais de torsion rapides. Nous avons développé un nouveau système qui permet l'acquisition instantanée des paramètres expérimentaux, et nous avons mis au point une méthodologie plus adaptée à l'analyse du dépouillement de l'essai. Dans notre étude, pour laquelle les vitesses de déformation sont comprises entre 0. 1 et 10 S-¹, nous avons montré l'influence de la cinématique de chargement et de l'auto-échauffement de déformation sur l'évolution de la contrainte. Enfin, nous avons développé un programme de simulation numérique de l'essai de torsion qui permet d'expliquer les effets du couplage thermique et mécanique sur l'évolution de la contrainte de déformation. Nous montrons en particulier comment l'évolution locale de la température (gradient thermique radial) conduit à l'allure caractéristique des courbes brutes de torsion

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Tougas, Bernard. "Caractérisation de la diffusion du nickel à partir de particules nano et micrométriques prémélangées et son impact sur la microstructure des aciers au nickel utilisés en métallurgie des poudres." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/29670/29670.pdf.

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Hell, Jean-Christophe. "Aciers bainitiques sans carbure : caractérisations microstructurale multi-échelle et in situ de la transformation austénite-bainite et relations entre microstructure et comportement mécanique." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ031S/document.

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Abstract:

Les aciers bainitiques sans carbure font partie d'une nouvelle génération d’aciers à très haute résistance, présentant des limites d’élasticité élevées et un excellent compromis entre résistance mécanique et ductilité. Leurs propriétés sont liées à la spécificité de leur microstructure qui fait intervenir plusieurs constituants (bainite, austénite et martensite) imbriqués selon une topologie particulière (colonies lamellaires et ilots résiduels). De nombreuses questions restent cependant en suspens quant aux liens existant entre paramètres microstructuraux et propriétés mécaniques. Ce travail de thèse vise ainsi à explorer ces relations dans différents aciers bainitiques sans carbure élaborés par traitement de trempe étagée. Diverses techniques de caractérisation in situ et post mortem ont été mises en oeuvre pour analyser qualitativement et quantitativement les microstructures résultant de la décomposition de l'austénite en conditions isothermes. L'influence de la température de maintien isotherme et de la concentration en carbone sur la microstructure et la microtexture a ainsi été mise en évidence. Un traitement de trempe étagée réalisé sous Ms a également permis d'élaborer une microstructure composite constituée de martensite revenue, de ferrite bainitique et d'austénite résiduelle. Des essais de traction et de cisaillement ont permis d'évaluer les propriétés mécaniques de ces aciers et notamment d'estimer les contributions isotropes et cinématiques de leur écrouissage. Les résultats ont ensuite été analysés à la lumière des informations microstructurales et l'influence de certains constituants a été mise en évidence. Le comportement de la bainite sans carbure élaborée sous Ms a été appréhendé par une approche micromécanique basée sur une loi des mélanges entre la martensite revenue et le composé bainite – austénite résiduelle
Carbide-free bainitic steels are part of the 3rd generation of advanced high strength steels, which exhibit high yield strength and an excellent compromise between tensile strength and ductility. These ground – breaking properties are achieved thanks to the characteristics of their microstructure which is constituted of different phases (bainite, austenite and martensite) organized in a specific way (typical bainitic colonies and residual islands). However, relationships between microstructural features and mechanical properties are yet to be thoroughly established. In the frame of this PhD, we investigated these relationships in carbide-free bainitic steels elaborated by an austempering process. Various means of characterization were used in situ and post mortem to analyze qualitatively and quantitatively microstructures elaborated by the decomposition of the austenite in isothermal conditions. The influence of the austempering temperature and the carbon content on the microstructures has been highlighted. Moreover, austempering under Ms allowed elaborating a microstructure constituted of tempered martensite, bainitic ferrite and residual austenite. Tensile and shear tests were performed in order to evaluate their mechanical properties and to estimate the kinematical and isotropic contributions of the workhardening. Results were analyzed in the light of the microstructural characterizations and the effects of some microstructural features have been highlighted. The mechanical behavior of the bainite elaborated under Ms was estimated by a micromechanical approach based on a law of mixtures between the tempered martensite and the compound made of bainitic ferrite and residual austenite

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Iung, Thierry. "Propagation rapide et arrêt des fissures dans les aciers pour gazoducs : rupture par clivage et rupture ductile." Paris, ENMP, 1994. http://www.theses.fr/1994ENMP0496.

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Abstract:

La maitrise de la propagation et de l'arrêt d'une fissure dans un gazoduc permet d'atteindre un niveau de fiabilité plus élevé. Dans ce cadre, nous nous sommes intéressés, sur un acier pour tubes Ferrito-perlitique, à la rupture par clivage (A -196c) et à la rupture ductile (A +20c). Dans chaque cas, des expériences originales nous ont permis d'étudier précisément la propagation et l'arrêt des fissures. Pour nos géométries d'essai, des simulations numériques en dynamique nous ont montré que les effets d'inertie, liés à la vitesse de propagation élevée (500 à 1000m/s pour le clivage et 30m/s pour la déchirure ductile), sont négligeables. Cependant, la grande vitesse de déformation à la pointe de la fissure entraine notamment une augmentation de la limite d'élasticité de l'acier, et donc du niveau de contrainte en pointe de fissure. Ce phénomène permet d'expliquer la diminution, observée expérimentalement en clivage, de la ténacité de l'acier lorsque la vitesse de propagation augmente. La conclusion est inversée pour la rupture ductile car la propagation de la fissure est alors contrôlée, non plus par la contrainte, mais par la déformation. Les mécanismes de rupture sont étudiés sur des coupes métallographiques et des examens fractographiques. La déchirure ductile rapide se caractérise par l'apparition d'une localisation de la déformation qui entraine une rupture prématurée de l'acier, et donc une chute de sa ténacité. En clivage, le phénomène important est la présence de ligaments de matière laissés en arrière du front de fissure lorsque celle-ci avance. La majeure partie de l'énergie est dissipée lors de la déchirure de ces ligaments, plus ou moins nombreux d'un essai à l'autre. Leur distribution statistique a été reliée, par un modèle simple et de manière quantitative, à la forte dispersion dans les mesures de ténacité à l'arrêt. Ces observations nous ont permis de donner des guides pour la production d'aciers plus résistants vis-à-vis de la propagation des fissures

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Dissertations / Theses on the topic 'Aciers alliés – Propriétés mécaniques'

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