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Résumé thèse Nadia MEBARKI (v.2)

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Relation microstructure - propriétés mécaniques d'aciers martensitiques revenus destinés aux outillages de mise en forme d'alliages légers

 

Nadia MEBARKI - 19 février 2003

Enjeux :
Les moules et matrices en acier sont soumis à des sollicitationsthermomécaniques sévères par exemple au cours de l'injection sous pression ou du forgeage. La durée de vie limitée de ces outils a une incidence économiqueconsidérable puisque le coût de l'outillage et les arrêts de production consécutifs à une réparation ou à un changement d'outillage interviennent pourune partie non négligeable dans le prix du revient de la pièce (autour de 15 % en moyenne). Bien que les compositions et les traitements thermiques desaciers à outils soient partiellement figés depuis quelques décennies, les mécanismes de comportement et d'endommagement cycliques sont encore malconnus et par conséquent leur durée de vie n'est pas toujours maîtrisée .

Technologies mises en oeuvre :
Nous avons réalisé une caractérisation (qualitative et quantitative) de lamicrostructure de l'acier X38CrMoV5 en mettant au point une méthodologie basée sur deux grandes techniques d'analyse (MET/EDS/SAED et DRX) etplusieurs méthodes de préparation d'échantillons (extraction des carbures par la méthode des répliques, par dissolution électrochimique, méthode des lamesminces). Pour quantifier les adoucissements du matériau sous l'effet de la température et de la fatigue oligocyclique, nous avons relié les paramètrespertinents de la microstructure à la limite d'élasticité en appliquant les relations micro-macro données par la littérature.

Positionnement du sujet :
La société Aubert & Duval Holding a proposé l'étude de l'acier martensitiquerevenu X38CrMoV5 utilisé notamment en forge et en fonderie d'alliages légers. Des études antérieures ont montré que ces aciers présentent unadoucissement au revenu et cyclique sous chargement. Le but est de définir à l'échelle nanométrique la microstructure initiale ainsi que les évolutions deses divers constituants au cours d'une sollicitation en fatigue à température de service avec pour objectif de comprendre le comportement du matériau soussollicitation et de faire le lien avec la métallurgie.

Résultats :
Le travail réalisé est une contribution à l'étude des mécanismes dedéformation responsables de l'adoucissement de l'acier martensitique revenu X38CrMoV5 jusqu'à présent peu explorés. Cette étude a donc permis de montrerl'importance de considérer le comportement mécanique en liaison avec la microstructure et de quantifier la dépendance de cette microstructure avec lacomposition chimique et les traitements thermiques. Ainsi, les évolutions de composition chimique ou de traitement thermique deviennent directementquantifiables, ce qui donne une nouvelle base dans les recherches d'optimisation future.

Applications et/ou mots clés :
Aciéristes, forgerons, moulistes, industrie automobile. Aciers martensitiquesrevenus, Traitements thermiques, Fatigue, Microstructure, Carbures, Dislocations, Quantification des adoucissements au revenu et cycliques

Transfert des résultats vers l'industrie :
Les résultats de cette étude devraient conduire les métallurgistes à la priseen compte des éventuelles modifications microstructurales en service dans la définition de l'alliage (composition chimique, traitement thermique). Laméthodologie mise en oeuvre peut être appliquée à l'ensemble des aciers martensitiques candidats pour ces applications.