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Résumé thèse Pierre MICHAUD

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Influence des éléments d'alliages sur la relation entre la précipitation et les propriétés mécaniques usuelles d'aciers à outils à 5% de chrome

 

Pierre MICHAUD - 8 juin 2006

Les aciers martensitiques revenus à 5% de chrome, principalement utilisés pour les outillages de forge et de fonderie sous pression présentent des durées de vie limitées en raison de sollicitations thermomécaniques sévères en service. La tenue en service à haute température de ces aciers est directement liée à la stabilité des carbures alliés qui se forment au-delà de 450°C au cours du revenu. Des éléments carburigènes (W, Mo, V, Nb) ou influençant la précipitation (Co, Ni) ont été ajoutés pour modifier la nature chimique de la précipitation d'un acier de référence à 5% de chrome. La caractérisation des carbures formés au cours du traitement thermique a été effectuée à l'aide de techniques telles que : la Diffraction de rayons X, la microscopie électronique à balayage ainsi qu'en transmission. Pour accéder à la distribution en taille, à la fraction volumique ainsi qu'à la nature chimique des précipités secondaires de taille nanométrique, responsables des propriétés mécaniques à chaud, des analyses en Diffusion de Neutrons au Petits Angles (DNPA) ont été réalisées. Une modification significative de la fraction volumique et de la chimie de la précipitation nanométrique n'est observée que pour l'ajout de Mo, V, ou Ni. L'étude des propriétés mécaniques menées en parallèles a montré que la fraction volumique de petits précipités (VC, Fe3Mo3C) agit directement sur la résistance mécanique à chaud mais conduit à une dégradation de la résilience. De plus, au-delà d'une fraction volumique seuil, une saturation de la limite d'élasticité est observée. Deux mécanismes mettant en jeu le mode de franchissement des précipités par les dislocations issues de la trempe sont proposés pour expliquer cette saturation. A la lumière des résultats expérimentaux, des voies pour l'amélioration des nuances d'aciers pour outillages de fonderie sont données.

Mots clés :
Aciers martensitiques revenus, Aciers à outils pour travail à chaud, Précipitation secondaire, Modélisation des cinétiques de précipitation, Fatigue isotherme.