Letteratura scientifica selezionata sul tema "Acier au manganèse – Propriétés thermomécaniques"

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Articoli di riviste sul tema "Acier au manganèse – Propriétés thermomécaniques":

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Massip, A., e L. Meyer. "Influence de la composition chimique et des paramètres thermomécaniques sur les propriétés de larges bandes laminées à chaud en acier bainitique". Revue de Métallurgie 84, n. 4 (aprile 1987): 317–25. http://dx.doi.org/10.1051/metal/198784040317.

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Tesi sul tema "Acier au manganèse – Propriétés thermomécaniques":

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Lamari, Mathias. "In situ characterization and modelling of retained austenite thermomechanical stability in Medium Manganese Duplex TRIP-aided steels". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0114.

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Abstract (sommario):
Les aciers moyen manganèse appartiennent à la famille des aciers à très haute résistance mécanique (THR) de 3ème génération. Leurs propriétés exceptionnelles sont dues à leurs microstructures duplex particulières, qui contiennent une matrice "ferritique" de taille micrométrique et une quantité importante d'austénite résiduelle. Cette nouvelle génération d'aciers est considérée comme l'une des meilleures possibilités par les constructeurs automobiles pour continuer à améliorer la sécurité des véhicules légers tout en réduisant leur consommation d'énergie et donc leur empreinte environnementale. La bonne formabilité et la résistance élevée de ces aciers sont expliquées par la transformation martensitique induite par la déformation (SIMT) de l'austénite résiduelle pendant un chargement mécanique. La transformation progressive de l'austénite ductile en martensite dure provoque une augmentation rapide de l’écrouissage macroscopique de l'acier, mécanisme connu sous le nom d'effet de plasticité induite par la transformation (TRIP). La compréhension et la modélisation de la stabilité de l'austénite résiduelle et de la réponse mécanique associée de ces aciers sont donc d'un grand intérêt à la fois scientifique et industriel. Huit microstructures différentes ont été conçues sur la base de calculs thermodynamiques afin d'évaluer l'effet respectif de la morphologie, de la composition et de la taille des grains sur la stabilité de l'austénite. La formation des microstructures duplex lors du recuit intercritique a été caractérisée in situ par des expériences de diffractions des rayons X haute énergie (DRXHE) sur la ligne de lumière synchrotron. En plus de mesurer les cinétiques d'austénitisation en utilisant la méthode d’affinements Rietveld, ces expériences révèlent les mécanismes de précipitation/dissolution des carbures lors du chauffage et les grandes contraintes hydrostatiques résiduelles à l'échelle des phases obtenues après le refroidissement final. L'origine de ces contraintes hydrostatiques a été expliquée et quantifiée à travers un modèle. Un travail exhaustif de microscopie électronique à balayage (SEM) et de microsonde de Castaing a également été effectué pour mesurer les tailles et les compositions chimiques des différentes phases de la microstructure. Le comportement mécanique en traction des aciers étudiés a été mesuré en combinaison avec des expériences HEXRD et des mesures de corrélation d'images numériques (DIC). Ces expériences in situ uniques permettent de mesurer simultanément les cinétiques SIMT, la répartition des contraintes en 3D entre les phases (à savoir la ferrite, l'austénite et la martensite) en utilisant les méthodes des sin²ψ et les déformations locales le long des éprouvettes. Ceux-ci servent en particulier à caractériser les bandes de Lüders et de Portevin-Le Chatelier (PLC) qui affectent les aciers moyen Mn étudiés. Toutes ces données expérimentales ont servi à développer un modèle micromécanique à champ moyen innovant pour prédire le comportement en traction des aciers moyen Mn avec des microstructures austénite-ferrite-martensite. Il repose sur la description des comportements locaux de chaque phase et de la SIMT, tous deux étalonnés sur nos expériences HEXRD. Les écrouissages de l'austénite et de la ferrite sont modélisés grâce à un modèle sensible à la taille basées sur les densités de dislocations. Le comportement de la martensite fraîche et induite par la déformation est considéré, au contraire, comme une transition élastique/plastique étendue. Les cinétiques SIMT sont basées sur une évaluation thermodynamique de la stabilité de l'austénite résiduelle inspirée par le travail pionnier d'Olson et Cohen. Le modèle montre une excellente concordance avec les observations expérimentales
Medium manganese steels belong to the so-called 3rd generation of Advanced High Strength Steel (AHSS). Their ground-breaking properties are due to their particular duplex microstructures, which contain a micrometric “ferritic” matrix and a large amount of retained austenite. This new generation of steels is seen as one of the best possibilities for carmakers to continue improving the safety of light-duty vehicles and reduce their energy consumptions² and thus their environmental footprints. The good formability and the high resistance of those steels are explained by the strain-induced martensitic transformation (SIMT) of residual austenite during a mechanical loading. The gradual transformation of ductile austenite into high strength martensite causes a rapid increase in the macroscopic work-hardening of the steel, mechanism known as Transformation Induced Plasticity effect (TRIP). Understanding and modelling the stability of retained austenite and the related mechanical response of these steels are thus of great interest both from a scientific and industrial point of view.For this purpose, eight different microstructures have been designed based on thermodynamical calculations in order to evaluate the respective effect of the morphology, the composition and the grains size on austenite stability. The formation of the duplex microstructures during intercritical annealing have been characterized in situ by high-energy X-ray diffractions (HEXRD) experiments on synchrotron beamline. In addition to measuring austenitization kinetics using Rietveld refinements, these experiments reveal in an original way the mechanisms of primary precipitation/dissolution of carbides during heating and the large residual hydrostatic stresses at the scale of the phases obtained after final cooling. The origin of these latter has been explained and quantified through a model. An extensive scanning electron microscopy (SEM) and Castaing microprobe work was also conducted to measure the sizes and chemical compositions of the different microstructure components.The tensile mechanical behaviour of the studied steels has been measured in combination with HEXRD experiments and Digital Image Correlation (DIC) measurements. These unique in situ experiments permit to measure simultaneously the SIMT kinetics, the 3D stress partitioning between phases (namely ferrite, austenite and martensite) using sin²ψ methods and the local strains all along the tensile specimens. These latter serve in particular to characterize Lüders and Portevin-Le Chatelier (PLC) bands which affect the studied medium Mn steels.All those experimental inputs have served to develop an innovative mean field micromechanical framework to predict the tensile behaviour of medium Mn steels with austenite-ferrite-martensite microstructures. It relies on the description of the local behaviours of each constituting phase and of the SIMT of retained austenite, both calibrated on our HEXRD experiments. The work-hardening of austenite and ferrite are modelled thanks to a size-sensitive model based on dislocation densities. The behaviour of fresh and strain induced martensite is considered on the contrary as an extended elastic/plastic transition. The SIMT kinetics is based on a thermodynamical assessment of the stability of retained austenite inspired by Olson and Cohen pioneering work. The model is thus finally sensitive to the size of the microstructure components, to their local composition and to their respective stability and it shows an excellent agreement with the experimental observations
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Bouchou, Abdelhake. "Modélisation du comportement de l'acier inoxydable 17 MoSPH sous sollicitations anisothermes entre 20 et 600c. Mise en évidence d'un effet d'histoire en température". Besançon, 1993. http://www.theses.fr/1993BESA2052.

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Abstract (sommario):
L'objet de ce rapport est l'étude de l'influence d'une variation de température sur le comportement mécanique d'un acier inoxydable austénitique 17-12 sph. On y présente deux types d'expériences: d'une part des essais de traction, de traction compression et de traction compression torsion pour lesquelles la température évolue par paliers; d'autre part des essais ou sollicitations mécaniques et thermiques évoluent simultanément. On montre que le matériau présente un durcissement supplémentaire lie a l'histoire de la température au cours des sollicitations cycliques uni et biaxees. L'alliage mémorise la valeur maximale de la contrainte cyclique, atteinte dans l'intervalle de température ou la dérive de la contrainte cyclique (en fonction de la température) est positive. On constate que l'effet d'histoire de la température est lie a la présence du pic d'écrouissage sur la courbe /2=f(t). La thèse proposée est que la nature physique du phénomène de mémorisation de la température est a mettre en relation avec les mécanismes d'écrouissages associes au maximum déjà cite. D'un point de vue de la modélisation, le formalisme thermodynamique a permis d'intégrer les termes en t dans les équations constitutives du modèle viscoplastique unifie développe au lmarc. On a postule l'existence d'une température fictive t* dont la formulation mathématique prend en compte les différentes propriétés expérimentales du comportement irréversible. En dernier lieu, le modèle dans sa version anisotherme est valide par une confrontation avec les résultats expérimentaux
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Hernandez, Jean-François. "Comportement thermomécanique des bétons réfractaires et des revêtements monolithiques des poches a acier : influence de la déshydratation". Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066519.

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Abstract (sommario):
Cette recherche s'inscrit dans un projet visant a maîtriser la tenue mécanique des réfractaires utilises dans les réacteurs métallurgiques. Cette problématique est complexe en raison de la structure composite des revêtements réfractaires, de la nature des matériaux dont le comportement est fortement non linéaire et des sollicitations (thermique, mécanique et chimiques) couples et peu connues. Les modèles numériques développes a cet effet doivent notamment intégrer une description fine des transformations et des mécanismes mis en jeu dans les matériaux. Cette étude apporte une contribution en enrichissant la base de donnée des réfractaires non-faconnes au travers d'essais thermomécaniques de compression, flexion et de dilatation thermique et d'essais d'analyse thermique (at gravimetrique et at differentielle). Une modélisation est proposée à différentes échelles pour caractériser d'une part la cinétique de déshydratation du béton réfractaire et d'autre part l'évolution des propriétés thermodestructions en fonction de sa composition minéralogique. Un modèle macroscopique simple mais intégrant le changement de phase est identifie et utilise dans un calcul de structure pour prédire la tenue mécanique de la couche de sécurité d'une poche a acier dans la phase de séchage. Les calculs de structure sont valides par les observations in situ de fissuration et de dégradation des revêtements. Ce travail contribue par sa démarche a faciliter le choix des matériaux adaptes au secteur métallurgique.
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Shi, Huiji. "Etude en fatigue thermomécanique sur un acier inoxydable : réalisation d'essais et prévision de la durée de vie du matériau". Metz, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1992/Shi.Huiji.SMZ9214.pdf.

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Abstract (sommario):
Les essais de fatigue thermomécanique, sous amplitudes de déformation totale imposée, ont été effectués sur un acier inoxydable 316L. A l'aide d'un micro-ordinateur, on réalise la superposition des cycles mécaniques et thermiques, hors phase et en phase. La variation de température est contrôlée sur deux intervalles, 250c-500c et 250c-650c, avec la même forme de cycle mécanique. La vitesse de déformation est 0,0001/s et les amplitudes de déformation imposée sont comprises entre 1,0% et 2. 4%. Une simulation de la réponse contrainte-déformation en fatigue thermomécanique au cycle stabilisé a été réalisée à partir de la loi de comportement à écrouissage cinématique à différentes températures et avec les données issues de la fatigue isotherme. Dans cette simulation la fonction de cycle thermique est considérée comme une variable interne. La boucle d'hystéresis calculée par cette méthode s'accorde bien avec celle obtenue experimentalement. D'après l'obtention de la simulation, un modèle d'endommagement associé à la densité d'énergie dissipée équivalente est établi pour prédire la durée de vie du matériau en fatigue thermomécanique. L'endommagement par cycle est apporté au cycle stabilisé et le cumul d'endommagement est considéré linéaire. L'influence de la variation de température est introduite par le biais du facteur d'endommagement de température. La prévision de la durée de vie en fatigue thermomécanique en phase et hors phase sur l'acier 316L avec notre méthode donne des résultats satisfaisants et proches des données expérimentales
Low cycle thermal mechanical fatigue tests were carried out on 316L stainless steel specimens. These tests were automatically controlled by a micro computer which permits to realize the superposition of thermal and mechanical cycles with the waveforms of out-of-phase and in-phase. Two temperature ranges (250° C-500°C and 250°C-650°C) of thermal cycling were controlled with the same waveform as the mechanical cycling. Both types of tests (in-phase and out-of-phase) were conducted at the same strain rate of 0,0001/s. The total strain range were realized from 1,0% to 2,4%. To predict the lifetime of components submitted to thermal mechanical fatigue, first the stress strain response of the material in stabilized cycles was simulated by a non linear kinematic hardening model. An internal variable was introduced into this model in order to describe the thermal cycling effect. With isothermal fatigue data this kinematic hardening model using three parameters depending on temperature and plastic strain range can correctly yields a very good approximation of hysteresis loop for low cycle thermal mechanical fatigue. To describe the influence of the variable tempetature on damage in thermal mechanical fatigue, a temperature damage factor was introduced. To study the fatigue damage process, a typical stabilized hysteresis loop of thermal mechanical cycling is considered to be the combination of great deal of parts, each of them corresponding to a given temperature, and a linear damage model based on the total strain energy density is supposed. This method using the isothermal fatigue data gives satisfactory results for thermal mechanical fatigue life prediction
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Ahmer, Zeeshan. "An investigation on thermomechanical behaviour of a tool steel X38CrMoV5". Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0075.

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Abstract (sommario):
L'acier X38CrMoV5-47HRC est principalement utilisé dans les outillages de mise en forme à chaud. L'outil devrait comprendre haute résistance à la fatigue ainsi que la dureté élevée de défier les chocs thermiques et mécaniques. Surface de l'outil est principalement ruinés par le processus cyclique et progressive des conditions de température éphémère i. E. Fatigue non-isotherme. Les lois de comportement appropriées sont donc nécessaires pour prédire le comportement du matériau dans des conditions non-isothermes. Cette thèse représente une contribution à prédire le comportement mécanique de X38CrMoV5-47HRC par des simulations numériques en utilisant des modèles de comportement. Évaluation de la robustesse et les limites d'un modèle de type Chaboche thermoelastoviscoplastic est effectuée sous plusieurs conditions d'essai différentes à partir de plusieurs essais uni axiaux (LCF et TMF) et les conditions de charge complexes avec une gamme de température variable transitoires et d'amplitude variable de déformation mécanique. Après la caractérisation du modèle dans ces conditions, ses paramètres ont été ré-identifiés dans le but de mettre à jour le modèle pour travailler dans des conditions de chargement complexes. Sans perdre de vue les limites du modèle, de nouvelles orientations sont également examinées dans le but d'améliorer le modèle en termes de son application dans des conditions sévères
Hot work tool steel X38CrMoV5-47HRC is mainly used in industrial manufacturing processes such as high pressure die casting, hot Forging, stamping and rolling etc. The tools should comprise high fatigue strength as well as high toughness to defy thermal and mechanical shocks. The tool's Surface is principally ruined by the cyclic and progressive process under ephemeral temperature i. E. The process of non-isothermal fatigue. The appropriate constitutive laws are therefore required to predict the behaviour of material under non-isothermal conditions. This thesis depicts a contribution to predict the mechanical behaviour of X38CrMoV5-47HRC by numerical simulations using constitutive behaviour models. Assessment of the robustness and limitations of a Chaboche type thermoelastoviscoplastic model is carried out under several different test conditions starting from several uniaxial tests (LCF and TMF) to complex loading conditions with variable transient temperature range and variable amplitude of mechanical strain. After characterization of the model under the said conditions, its parameters have been re-identified in order to update the model to work under complex loading conditions. Keeping in view the model's limitations, further directions are also discussed in order to improve the model in terms of its application under severe loading conditions
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Allain, Sébastien. "Caractérisation et modélisation thermomécaniques multi-échelles des mécanismes de déformation et d'écrouissage d'aciers austénitiques à haute teneur en manganèse : application à l'effet TWIP". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2004_ALLAIN_S.pdf.

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Abstract (sommario):
Les aciers austénitiques FeMnC à haute teneur en manganèse ont une faible énergie de défaut d'empilement (EDE). Ils se déforment donc par glissement, mais aussi par maclage ou par transformation martensitique [Epsilon]. Le modèle thermochimique développé, incluant la transition magnétique de Néel, détermine l'EDE et les mécanismes de déformation activés en fonction de la température et de la composition. Les essais de traction réalisés sur des nuances Fe22MnO,6C et 1,OC de 77 K à 673 K montrent que l'allongement homogène est contrôlé par le taux d'écrouissage, en accord avec le critère de Considère. Le meilleur compromis allongement / résistance est obtenu à 298 K quand le maclage est activé (effet TWIP). A haute température, l'écrouissage latent seul conduit à un allongement et une résistance mécanique faibles. A basse température, la transition martensitique [epsilon] se substitue au maclage, le glissement est thermiquement activé et la résistance mécanique est maximale. A 298 K, l'étude MET montre que le maclage se produit sous forme de faisceaux de micromacles qui sont des obstacles forts au glissement. Leur épaisseur a été déterminée par simulation 2D à l'échelle des dislocations. A l'échelle des grains, deux systèmes de maclage sécants sont activés séquentiellement. Seule l'activation du second système vers 15 % de déformation contribue efficacement à l'écrouissage en réduisant le libre parcours moyen des dislocations mobiles. Un modèle de plasticité polycristalline à loi de transition d'échelle simple est proposé. Le comportement viscoplastique de chaque grain est calculé à partir des densités de dislocations stockées sur chaque système de glissement. L'activation de deux systèmes de maclage est contrôlée par une loi de Schmid et induit une réduction du libre parcours moyen des systèmes de glissement sécants. Le modèle reproduit avec une très bonne corrélation le lien entre la microstructure de maclage et les propriétés mécaniques
The high manganese austenitic steels have a low stacking fault energy (SFE). Their plastic deformation is achieved by slip, but also by twinning or by [epsilon] martensitic transformation. Our thermochemical modeling including the Néel magnetic transition determines the value of the SFE and the deformation mechanisms activated as a function of the temperature and the composition. Tensile tests performed on Fe22MnO. 6C and 1. OC grades between 77 K and 673 K show that the homogeneous elongation is controlled by the work hardening rate through Considère's criterion. The best compromise between elongation and tensile strength is obtained at 298 K when twinning is activated (TWIP effect). At high temperature, the mere latent hardening leads to a low elongation and tensile strength. At low temperature, twinning is replaced by the [epsilon] martensitic transformation, gliding is thermally activated and the tensile strength is maximal. At 298 K, the TEM study reveals that twinning occurs by formation of microtwins gathered into stacks which are strong obstacles for dislocation gliding. Their thickness is determined by a 2D simulation at the scale of the dislocations. At the scale of the grains, two secant twinning systems are sequentially activated along with strain. Only the second twinning system, which appears at about 15 % strain, contributes efficiently to work hardening by reducing the mean free path of mobile dislocations. A crystal plasticity framework which is based on simple scale transition laws bas been developed. The viscoplastic behavior of each grain depends on the dislocation densities stored on each slip system. The activation of two twinning systems is triggered by a Schmid law and leads to a rapid decrease of the mean free path for the secant slip systems. The model well reproduces the link between the twinning microstructure and the mechanical properties
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Rousseau, Claire. "Mise en évidence par échographie ultrasonore et thermographie infrarouge de correlations entre les évolutions de la microstructure et du bilan énergétique en plasticité pour un acier 304L". Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20203.

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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 (sommario):
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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Piozin, Emma. "Influence des traitements thermomécaniques sur la microstructure et les propriétés mécaniques d'un acier à 9%Cr (Grade 91)". Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0049/document.

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Abstract (sommario):
Les aciers martensitiques revenus à 9%Cr sont actuellement employés dans les centrales thermiques conventionnelles et en pétrochimie. En raison d'une combinaison de propriétés et d'un coût de fabrication attractifs, ils sont également envisagés comme matériaux constitutifs de différents composants des réacteurs nucléaires du futur. Pour optimiser leurs propriétés mécaniques à haute température (~500-650°C), on envisage notamment d'appliquer un traitement thermomécanique de type « austéniformage » constitué d'une austénitisation, d'un laminage en phase austénitique métastable à 500-600°C, d'une trempe et d'un revenu. Ce travail de thèse vise à comprendre les influences respectives de chaque étape du traitement thermomécanique, notamment celle du laminage à tiède, sur la microstructure et les propriétés mécaniques résultantes.Pour différentes conditions de traitement, avec et sans laminage à tiède, les microstructures ont été systématiquement caractérisées à différentes échelles (MEB, MET, diffraction et diffusion centrale des neutrons). La martensite des états laminés à tiède présente des lattes plus fines et une densité de dislocations plus élevée par rapport aux états non laminés. Elle peut, dans certains cas, être partiellement recristallisée après revenu, signe d'un certain « héritage » de la déformation appliquée en phase austénitique métastable. Contrairement à ce qui pouvait être attendu, le laminage à tiède n'affecte pas significativement la précipitation, qui s'avère être gouvernée au premier ordre par les températures d'austénitisation et de revenu.Le laminage à tiède augmente significativement la résistance en traction et en fluage mais dégrade la ductilité. La température de transition ductile/fragile est fortement augmentée. Certains états laminés à tiède présentent une sensibilité à l'endommagement intergranulaire aussi bien à basse température (en résilience) qu'à haute température (en fluage). D'autre part, le laminage à tiède n'améliore pas, voire accentue l'adoucissement cyclique en fatigue-fluage. L'ensemble des caractéristiques microstructurales ont été quantitativement reliées aux propriétés mécaniques à 20°C par l'application d'un modèle de durcissement structural. La transposition de ce modèle permet également de prédire raisonnablement la limite d'élasticité et la résistance mécanique à 550°C et à 650°C
9%Cr tempered martensitic steels are currently used in fossil power and in petrochemical plants. Due to attractive properties and manufacturing costs, there are also potential candidates for structural components of new generation nuclear reactors. To optimize their high temperatures mechanical properties (~500-650°C), a thermal-mechanical treatment based on “ausforming” is being considered. It is composed of an austenitization step, followed by warm-rolling of metastable austenite at intermediate temperatures (500-600°C), then quenching and tempering. This study aims at understanding the effects of each of these steps, and particularly the warm-rolling of the metastable austenite, on the resulting microstructure and mechanical properties.After applying a variety of thermal-mechanical treatment conditions, with or without warm rolling, the microstructures were systematically characterized at various scales by SEM, TEM, SANS, and neutron diffraction. Martensite laths are finer and dislocations density is higher in warm-rolled samples compared to thermally treated samples. In some cases, warm-rolled + tempered microstructures were partially recrystallized, showing that tempered martensite keeps a “memory” of previous rolling of metastable austenite. Contrary to what was expected, warm-rolling did not affect precipitation, which is principally governed by austenitizing and tempering temperatures.Warm-rolling lead to a remarkable increase in tensile and creep strength but strongly impairs ductility and significantly increases the ductile-to-brittle transition temperature. Some of the warm-rolled materials are sensitive to intergranular failure at both low (Charpy impact tests) and high temperature (creep tests). Moreover, warm-rolling of metastable austenite does not improve, and even increases cyclic softening. All microstructural features have been quantitatively linked to mechanical properties at 20°C, by applying a structural hardening model that could be reasonably transposed to predict yield and tensile strength at higher temperatures (i.e., 550°C and 650°C)
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Robin-Boudaoud, Marie-Cécile. "Comportement et durée de vie de pièces tubulaires, soudées ou non, en acier ferritique 1. 4509 : application automobile". Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP0059.

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Abstract (sommario):
Faurecia emploie des aciers inoxydables ferritiques pour réaliser des collecteurs d’échappement tubulaires mécano-soudés. Cette étude intervient dans le cadre de l’optimisation de la conception de ces produits et constitue une contribution à la prédiction de la durée de vie de pièces tubulaires en acier 1. 4509, soudées ou non, sous chargement de fatigue thermomécanique. Ce travail s’articule en trois axes complémentaires : la modélisation du comportement cyclique des pièces tubulaires soudées ou non, la modélisation de leur endommagement et de leur tenue en fatigue, le développement d’une méthodologie numérique permettant le calcul de la tenue en fatigue de collecteurs dans un temps compatible avec un usage en bureau d’études. Les comportements cycliques du métal de base (acier 1. 4509) et du métal fondu sont ainsi caractérisés pour différentes conditions de sollicitations thermomécaniques puis modélisés à l’aide d’un modèle de comportement élastoviscoplastique dans le logiciel Abaqus. Le comportement spécifique de la zone affectée thermiquement est également étudié. La modélisation proposée pour rendre compte du comportement mécanique des jonctions soudées est validée via un essai de traction-compression avec mesure locale des déformations par stéréo corrélation d’images. L’étude de la durée de vie de l’acier 1. 4509 est ensuite abordée. Une gamme importante d’essais de durée de vie est ainsi constituée. Les coefficients d’un modèle d’endommagement continu, développé par J. Lemaitre, sont identifiés et validés. La même gamme d’essais est appliquée à des éprouvettes soudées. Il est choisi de recourir à une approche découplée du comportement et de l’endommagement pour prédire la durée de vie de ces éprouvettes. Cette approche repose sur l’hypothèse que la tenue en fatigue de la jonction soudée est conditionnée par la répartition des déformations au cycle stabilisé et peut être calculée par post-traitement. Cette méthode permet de prédire dans une bande de dispersion de facteur 3 maximum, la majorité des essais. Finalement, la dernière phase de ce travail est consacrée à la mise en oeuvre des modèles identifiés pour prédire la tenue en fatigue de pièces soudées industrielles. Une méthodologie dite de "sous-modèle" est mise en place afin de prédire avec précision la réponse mécanique des zones soudées au cycle stabilisé. La durée de vie de ces zones est alors estimée par post-traitement de ce cycle. Cette méthode est appliquée avec succès pour prédire la durée de vie, sous chargement thermomécanique, de deux pièces soudées, dont un collecteur
Faurecia uses stainless ferritic steels to produce car manifolds, which are made of several tubular parts welded together. In order to reduce design costs, Faurecia needs to developp a robust numerical design tool. In the frame of this project, this thesis is a contribution to fatigue life assessment of 1. 4509 stainless steel tubular parts, welded or not, submitted to cyclic thermomechanical loadings. In a first part, the cyclic mechanical behaviors of the base metal (1. 4509 steel) and the melted metal are experementally studied under various loads. They are then described thanks to an elastoviscoplastic model. The specific mechanical behavior of the heat affected zone is also considered. The ability of the proposed models to describe the mechanical response of a welded zone is assessed thanks to a traction compression test including local strain measurements. In a second part, fatigue life of 1. 4509 steel is adressed. A large experimental dabase is built up. A non isothermal continuum damage model (J. Lemaitre model) is identified. The same test conditions are applied to welded specimens. Then, the resuts of those tests are analysed thanks to an uncoupled approach of mechanical behavior and damage. It is so considered that the strain distribution at the stabilized cycle, governs the fatigue life of the welded specimen. Thanks to this method, most the tests are well predicted (within a scattering band of factor 3 maximum). Finally, last part of this thesis concerns the integration of the identified models in a robust numerical tool in order to predict fatigue life of industrial welded parts. A submodel methodology is used in order to precisely predict the stabilized mechanical behavior of welded zone. This technique is successfully applied to predict the fatigue life of two welded parts, included a car manifold

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