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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 218 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 10 Mo |
Extrait
AVERTISSEMENT
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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
Institut National Polytechnique de Lorraine
Ecole Doctorale n° 409 : Energie Mécanique Matériaux
THESE
Présentée par :
Alexis DUMAY
pour obtenir le grade de
DOCTEUR en Sciences et Ingénierie des Matériaux
Amélioration des propriétés physiques et mécaniques
d'aciers TWIP FeMnXC : influence de la solution solide,
durcissement par précipitation et effet composite.
Soutenue le 21 mars 2008
Devant le Jury composé de :
M. Gérard MICHOT Professeur, ENSMN/LPM Président
M. Jean-Hubert SCHMITT Professeur, Ecole Centrale Paris Rapporteur
M. Joël DOUIN Chargé de recherche, CEMES/CNRS Rapporteur
Professeur/Chercheur, Université
M. Pascal J. JACQUES Examinateur
Catholique de Louvain
M. Alain JACQUES Directeur de Recherches, LPM Directeur de Thèse
M. Jean-Philippe CHATEAU Maitre de conférences, ENSMN/LPM Co-encadrant
M. Sébastien ALLAIN Docteur-Ingénieur, ArcelorMittal Invité
Laboratoire de Physique des Matériaux, UMR CNRS 7556
Ecole des mines de Nancy, CS 14234, Parc de Saurupt, 54042 NANCY Cedex Remerciements
Les locaux du Laboratoire de Physique des Matériaux, basé à l'Ecole des Mines de
Nancy m'ont accueilli pour cette thèse, financée par une Bourse de Docteur Ingénieur
ArcelorMittal/Région Lorraine/CNRS.
Je tiens à remercier Jean-Philippe Chateau ainsi qu'Alain Jacques, mes directeurs de
thèse. Ils ont su m'accompagner jusqu'à l'aboutissement de ce travail durant lequel j'ai
beaucoup appris. Je place Sébastien Allain, mon correspondant à ArcelorMittal Maizières
Research SA, au même niveau de gratitude. En effet, ces personnes, instigatrices de l'étude,
ont pu m'aiguiller vers une approche scientifique cohérente.
Je suis reconnaissant envers M. Jean-Hubert Schmitt et M. Joël Douin pour l'intérêt
qu'ils ont porté à ce travail en ayant accepté d'en être rapporteurs.
Je dois dire un grand merci à tous les membres du laboratoire pour avoir plus ou moins
contribué à ce travail, en particulier : Sylvie Migot pour la formation au MET ainsi que sa
disponibilité, Pascal Martin pour ses conseils techniques avisés, Daniel Perrin, Christine
Bellouard, Jean-Marie Hiver.
Je remercie le centre de recherche d'ArcelorMittal à Maizières-Lès-Metz pour m'avoir
accueilli à plusieurs reprises afin de réaliser des expériences ainsi que des réunions
scientifiques. Olivier Bouaziz, Nicolas Guelton et Colin Scott furent des participants précieux
de ces réunions. Christine Colin, Daniel Bouleau, Gérard Petitgand et Blandine Rémy ont
apporté leur grande expérience technique. Dans le même registre, je remercie Elisabeth
Gautier (LSG2M) pour m'avoir permis d'effectuer des essais de dilatomètrie et David Bonina
(LSG2M) pour l'accès dans la bonne humeur à la salle de métallographie du laboratoire
voisin.
Merci à Marc, Audrey, Halima et Olivier G pour l'amitié quotidienne au laboratoire,
que j'ai pu entretenir avec eux durant ces deux dernières années. Merci à Jacky, Olivier F et
les autres joueurs de babyfoot pour les bons moments de détente qu'on a eu ensembles. Merci
à Nounou pour son oreille attentive ainsi que sa bonne humeur contagieuse.
Finalement, ce sont mes proches que je voudrais mettre en avant. Mes parents et mes
frères et sœurs ont étés présents pendant ces trois ans et m'ont encouragé, je les remercie
grandement. Et surtout merci à Fanny pour sa patience et son soutien sans faille.
1 2 SOMMAIRE
Introduction............................................................................................................... 7
1 Propriétés mécaniques et physiques des FeMnC ........................................ 13
1.1 Introduction............................................................................................................ 13
1.2 Phases et modes de déformation ........................................................................ 14
1.3 Caractéristiques mécaniques en traction........................................................... 16
1.3.1 Limite d’élasticité ................................................................................................................17
1.3.2 Coefficient d’écrouissage ................................................................................................19
1.3.3 Allongement homogène et résistance mécanique....................................................21
1.4 Energie de faute d'empilement............................................................................ 22
1.5 Déformation à haute température (>200°C) : glissement de dislocations
parfaites et dissociées .................................................................................................. 23
1.6 Déformation à température ambiante : glissement et maclage mécanique.. 24
1.6.1 Cristallographie du maclage dans les structures CFC ................................................25
1.6.2 Genèse des macles............................................................................................................25
1.6.3 Activation séquentielle des macles et taux d’écrouissage .......................................27
1.7 Déformation aux basses températures................................................................ 30
1.7.1 Martensite ε ..........................................................................................................................30
1.7.2 Martensite α’........................................................................................................................32
1.8 Transition magnétique de Néel ............................................................................ 33
1.8.1 Influence sur les modules d'élasticité..............................................................................33
1.8.2 Modèle de prévision de la température de Néel pour l’austénite ..........................34
1.9 Modèle thermochimique de prévision de l’EFE................................................... 36
1.10 Conclusion ............................................................................................................. 42
1.11 Bibliographie.......................................................................................................... 45
2 Influence de l’ajout de cuivre sur les propriétés physiques du FeMnC ..... 53
2.1 Introduction............................................................................................................ 53
2.2 Choix des compositions........................................................................................ 54
2.2.1 Compositions visées ...........................................................................................................54
2.2.2 Analyses chimiques ............................................................................................................56
2.2.3 Caractérisation de la microstructure avant déformation..........................................58
2.3 Influence du cuivre sur la Température de Néel ................................................ 62
2.3.1 Mesure de susceptibilité magnétique ............................................................................62
2.4 Mesures du module d’élasticité ........................................................................... 64
2.5 Mesures des températures de transformation martensitique et austénitique par
dilatomètrie ................................................................................................................... 68
2.6 Comportement mécanique en traction .............................................................. 71
2.6.1 Série X-0,6-2 ...................................................