Influence de la composition chimique sur la formation de la microstructure et les caractéristiques mécaniques de soudures en aciers emboutissables à chaud PDF Download
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Author: Qingdong Yin
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Languages : fr
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Book Description
La thèse porte sur deux aciers emboutissables à chaud, soudés en configuration homogène ou hétérogène en termes de composition chimique et d'épaisseur. Les solutions en flans raboutés laser présentent en effet de remarquables performances à l'impact et connaissent un fort développement dans le contexte actuel de l'industrie automobile (réduction des émissions de CO2 et amélioration de la sécurité passive des véhicules). L'opération de soudage laser peut générer une hétérogénéité de la jonction soudée, due au mélange imparfait des deux matériaux et des conditions thermiques de solidification et d'emboutissage à chaud. Les propriétés mécaniques du joint soudé sont donc déterminées par la qualité du mélange, la composition chimique locale et le cycle thermique.La première partie de l'étude est consacrée à la quantification de l'hétérogénéité du joint soudé et la compréhension de la microstructure. Une nouvelle méthodologie a été développée pour étudier le comportement métallurgique et mécanique de ces joints hétérogènes, en élaborant des coulées synthétiques représentant les différentes compositions chimiques attendues dans le joint réel. Le comportement du joint soudé est reconstruit à partir des données obtenues par la caractérisation de ces coulées synthétiques. La deuxième partie de l'étude porte sur la compréhension de la formation de la microstructure de la zone fondue avant et après traitement thermomécanique simulant l'emboutissage à chaud. Des modèles quantitatifs ont été établis pour calculer les températures de changement de phase, les proportions relatives des constituants microstructuraux ainsi que la dureté de ces alliages en fonction de la composition chimique et du cycle thermique. La dernière partie de l'étude porte sur le comportement mécanique après traitement thermique. Des lois de comportement des matériaux synthétiques ont été déterminées en fonction de leur composition chimique et du cycle thermique. La sensibilité à la rupture fragile par clivage a été évaluée par des essais de traction sur éprouvettes sévèrement entaillées. Les lois de comportement obtenues ont été appliquées pour déterminer la tolérance du joint soudé à un défaut géométrique, sous sollicitation de traction uniaxiale.
Author: Qingdong Yin
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La thèse porte sur deux aciers emboutissables à chaud, soudés en configuration homogène ou hétérogène en termes de composition chimique et d'épaisseur. Les solutions en flans raboutés laser présentent en effet de remarquables performances à l'impact et connaissent un fort développement dans le contexte actuel de l'industrie automobile (réduction des émissions de CO2 et amélioration de la sécurité passive des véhicules). L'opération de soudage laser peut générer une hétérogénéité de la jonction soudée, due au mélange imparfait des deux matériaux et des conditions thermiques de solidification et d'emboutissage à chaud. Les propriétés mécaniques du joint soudé sont donc déterminées par la qualité du mélange, la composition chimique locale et le cycle thermique.La première partie de l'étude est consacrée à la quantification de l'hétérogénéité du joint soudé et la compréhension de la microstructure. Une nouvelle méthodologie a été développée pour étudier le comportement métallurgique et mécanique de ces joints hétérogènes, en élaborant des coulées synthétiques représentant les différentes compositions chimiques attendues dans le joint réel. Le comportement du joint soudé est reconstruit à partir des données obtenues par la caractérisation de ces coulées synthétiques. La deuxième partie de l'étude porte sur la compréhension de la formation de la microstructure de la zone fondue avant et après traitement thermomécanique simulant l'emboutissage à chaud. Des modèles quantitatifs ont été établis pour calculer les températures de changement de phase, les proportions relatives des constituants microstructuraux ainsi que la dureté de ces alliages en fonction de la composition chimique et du cycle thermique. La dernière partie de l'étude porte sur le comportement mécanique après traitement thermique. Des lois de comportement des matériaux synthétiques ont été déterminées en fonction de leur composition chimique et du cycle thermique. La sensibilité à la rupture fragile par clivage a été évaluée par des essais de traction sur éprouvettes sévèrement entaillées. Les lois de comportement obtenues ont été appliquées pour déterminer la tolérance du joint soudé à un défaut géométrique, sous sollicitation de traction uniaxiale.
Author: Pascal Verrier
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Languages : fr
Pages : 143
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Dans les structures soudées avec un fort apport d'énergie, la zone affectée par la chaleur (Z.A.C.) présente généralement les plus faibles caractéristiques de résistance à la rupture fragile. L'objectif de ce travail est de déterminer les influences de l'énergie de soudage et de l'analyse chimique des aciers sur la ténacité de la Z.A.C.. L'étude de la microstructure est un intermédiaire nécessaire à la compréhension métallurgique du problème. L'évolution microstructurale avec l'énergie de soudage s'interprète à partir de l'analyse chimique des aciers et en particulier à partir des teneurs en titane, et niobium. Les investigations en microscopie optique, microscopie électronique en transmission et spectrométrie Mössbauer, sur trois nuances d'aciers microalliés au titane et/ou au niobium, mettent en évidence l'effet prédominant et néfaste de l'austénite retenue sur la ténacité de la Z.A.C.. Nous démontrons que la stabilisation de ce microconstituant résulte de son enrichissement en carbone. La baisse de ténacité s'interprète par le rôle de concentrateur de contraintes du constituant « MA ». La transformation martensitique, au cours du choc, de l'austénite retenue est reliée à sa morphologie, à sa teneur en carbone et à la plasticité de la matrice. L'augmentation de la taille de lattes a également une influence nocive sur la résilience de la Z.A.C.. Ces deux paramètres expliquent l'évolution de la résilience de la Z.A.C. avec la microstructure.
Author: Antera V. de Seabra
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Pages : 19
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Author: Stella Ancey-Rocchi
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Languages : fr
Pages : 270
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L'acier maraging inoxydable MLX19 (Fe-Ni-Cr-Al-Ti-Mo) est une nuance candidate pour des applications trains d'atterrissage. L'étude de cette nuance fait l'objet de ce travail de thèse, qui s'est déroulé dans le cadre d'un partenariat entre Aubert & Duval, qui élabore cet acier, et Safran Landing Systems, leader mondial des fonctions d'atterrissage et de freinage pour aéronefs. Pour l'application trains d'atterrissage, l'industrie aéronautique recherche des aciers à Très Haute Résistance, tenaces, et résistants à la corrosion sous contrainte. Le caractère inoxydable de cet acier ainsi que sa forte teneur en éléments d'alliage, combinée à une très faible teneur en carbone, conduisent à un durcissement au revenu par deux phases intermétalliques nanométriques lui offrant ainsi les caractéristiques mécaniques requises pour cette application critique. La gamme de traitement thermique du MLX19 nécessite néanmoins d'être contrôlée avec précision pour maîtriser et stabiliser la microstructure à différentes échelles responsable du compromis de propriétés mécaniques finales Rm-KIC. Ces travaux de thèse montrent que l'austénitisation est une étape décisive dans le contrôle de cette microstructure. La relation entre les paramètres d'austénitisation (vitesse de chauffage, température et temps de maintien), l'homogénéisation chimique de l'austénite lors du chauffage ainsi que la microstructure obtenue au cours du traitement et après la trempe a ainsi été précisément étudiée et quantifiée. Des méthodes expérimentales complémentaires, avec notamment l'utilisation de grands instruments, ont été mises en œuvre pour l'étude de la microstructure et de la composition chimique du matériau : dilatométrie, diffraction des rayons X synchrotron (HEXRD) combinée à de la dilatométrie pendant le cycle thermique, diffraction des rayons X conventionnelle (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique en transmission (MET et STEM) et diffusion de neutrons aux petits angles (DNPA). Le suivi in situ des transformations de phase permet notamment de mettre en évidence la présence à haute température (> 880°C) de la phase intermétallique beta-NiAl, modifiant sensiblement la température de fin de transformation austénitique et limitant par conséquent l'homogénéisation chimique de l'austénite lors d'un maintien standard à 850°C. L'hétérogénéité chimique locale de l'austénite joue notamment un rôle sur les taux d'austénite résiduelle obtenus après la trempe. Par ailleurs, la présence de précipitation intermétallique beta-NiAl non-dissoute modifie la composition chimique globale de la matrice austénitique avant la trempe et a une influence directe sur la température de transformation martensitique au refroidissement, mais également sur le potentiel de précipitation intermétallique nanométrique au revenu. Parallèlement, les propriétés mécaniques de traction et de ténacité ont été déterminées pour quelques conditions d'austénitisation pertinentes, afin de s'attacher à établir des liens entre ces caractéristiques mécaniques et l'évolution microstructurale observée. Les différents résultats obtenus ont finalement conduit à proposer un traitement d'austénitisation alternatif susceptible de stabiliser le compromis de propriétés mécaniques finales.
Author: HABIB.. SIDHOM
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Pages : 258
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ETUDES DES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES AU CR-MO-NI STABILISES AU TI ET AU B, DU TYPE 316. INFLUENCE DES TRAITEMENTS D'HYPERTREMPE, DU TEMPS DE MAINTIEN ET DE LA VITESSE DE REFROIDISSEMENT SUR LA MICROSTRUCTURE. EVOLUTION DES PRECIPITES ENTRE 1100 ET 1300 C. MODIFICATION DE LA MICROSTRUCTURE PAR ECROUISSAGE. RELATION ENTRE LA MICROSTRUCTURE ET LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES
Author: Vincent Souyris
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Languages : fr
Pages : 210
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CETTE ETUDE PORTE SUR UNE SOUDURE MULTIPASSE D'ACIER AUSTENITIQUE INOXYDABLE AU CHROME-NICKEL-MOLYBDENE EFFECTUEE A L'ARC ELECTRIQUE SOUS FLUX EN POUDRE. LE TRAVAIL EXPERIMENTAL MET EN EVIDENCE UNE HETEROGENEITE IMPORTANTE DE MICROSTRUCTURE ET DE COMPOSITION CHIMIQUE DANS LA ZONE FONDUE. L'HETEROGENEITE EXISTE EGALEMENT DANS CETTE ZONE EN CE QUI CONCERNE LES PROPRIETES MECANIQUES QUI SONT DETERMINEES PAR DES ESSAIS DE TRACTION UNIAXIALE A TEMPERATURE ORDINAIRE SUR DES EPROUVETTES PLATES DE PETITES DIMENSIONS ORIENTEES ET SOLLICITEES A TRAVERS ET PARALLELEMENT A LA SOUDURE. LES RELATIONS ENTRE LA MICROSTRUCTURE ET LES PROPRIETES MECANIQUES SONT ETUDIEES. POUR CARACTERISER L'INFLUENCE DE LA VARIATION DES PROPRIETES MECANIQUES SONT ETUDIEES. POUR CARACTERISER L'INFLUENCE DE LA VARIATION DES PROPRIETES MECANIQUES SUR LE COMPORTEMENT ELASTO-PLASTIQUE DE LA SOUDURE, UN MODELE MATHEMATIQUE BASE SUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS EST MIS AU POINT AFIN DE CALCULER LA DISTRIBUTION DES CONTRAINTES ET DEFORMATIONS DANS UNE EPROUVETTE COMPOSITE (COMPORTANT LA SOUDURE AU MILIEU) ORIENTEE ET SOLLICITEE TRANSVERSALEMENT PAR RAPPORT A LA SOUDURE
Author: Eurydice Chovelon
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Pages : 112
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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.
Author: TIECOURA.. SANOGO
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Pages : 190
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IMPORTANCE DES CARACTERISTIQUES DES PRODUITS D'APPORTS DANS CERTAINES STRUCTURES DE REACTEURS NUCLEAIRES EN ACIER INOXYDABLE COMPRENANT DES PARTIES SOUDEES ET DEVANT FONCTIONNER A TEMPERATURE RELATIVEMENT ELEVEE (500 C). ETUDE DE L'EVOLUTION STRUCTURALE DE LA FERRITE ET CARACTERISATION MECANIQUE DE DEUX NUANCES DE DEPOTS AUTENO-FERRITIQUES: TYPE 316 ET 16% CR, 8% NI, 2% MO AU COURS DE TRAITEMENTS THERMIQUES DE 15 MINUTES A 100H ENTRE 750 ET 115094C. IL SEMBLE EN DEFINITIVE QUE LE DEPOT 16-8-2 PRESENTE, A 20**(O)C DES CARACTERISTIQUES D'EMPLOI SUPERIEURES A CELLES DU 316; PAR CONTRE, A 550**(O)C, LA CONCLUSION INVERSE PEUT ETRE TIREE
Author: MARIE-PIERRE.. REINERT
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Languages : fr
Pages : 174
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Book Description
DANS LES INSTALLATIONS METALLIQUES SOUS ULTRAVIDE, L'HYDROGENE EST LE PRINCIPAL CONSTITUANT DE L'ATMOSPHERE RESIDUELLE. LE FLUX DE DEGAZAGE D'UNE TOLE EN ACIER INOXYDABLE AUSTENITIQUE, MATERIAU FREQUEMMENT UTILISE EN TECHNOLOGIE DU VIDE, APRES UN ETUVAGE SOUS VIDE, EST TYPIQUEMENT DE QUELQUES 10#-#1#2 TORR.1/CM#2.S, ET EST CONSTITUE PRINCIPALEMENT D'HYDROGENE. DANS LE CADRE DE CETTE ETUDE, UN APPAREILLAGE DE THERMODESORPTION SOUS ULTRAVIDE A ETE CONCU ET MIS AU POINT POUR ETUDIER LES PHENOMENES D'ADSORPTION, DE DIFFUSION ET DE PIEGEAGE DE L'HYDROGENE RESIDUEL DANS LES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES. DIFFERENTS ACIERS ONT ETE ETUDIES: L'ACIER 316L (AVEC TROIS MODES D'ELABORATION DIFFERENTS), L'ACIER 316LN ET D'AUTRES ACIERS STABILISES AU TITANE OU AU NIOBIUM. LA MICROSTRUCTURE ET LA COUCHE D'OXYDE DE CES ACIERS ONT ETE CARACTERISEES A L'ETAT DE RECEPTION ET PENDANT LES CYCLES DE THERMODESORPTION. PENDANT UN CYCLE DE THERMODESORPTION, LES PRINCIPALES ESPECES DESORBEES SONT: H#2, H#2O, CO, CO#2, N#2 ET CH#4. POUR L'HYDROGENE, PLUSIEURS PICS DE DESORPTION ONT ETE IDENTIFIES: LE PREMIER PROVENANT D'UNE PREMIERE REDUCTION DE LA COUCHE D'OXYDE, LE DEUXIEME DE LA DIFFUSION DE L'HYDROGENE (LE COEFFICIENT DE DIFFUSION OBTENU EST D#(#C#M2/#S#)=2,2.10#-#3EXP(-0.49/KT)), LE TROISIEME DU DEPIEGEAGE DE L'HYDROGENE DES PRECIPITES CONTENUS DANS LE VOLUME DU METAL ET LE DERNIER D'UNE SECONDE REDUCTION DE LA COUCHE D'OXYDE. DES SIMULATIONS INFORMATIQUES DES COURBES DE THERMODESORPTION ONT ETE EFFECTUEES. POUR UN MEME MODE D'ELABORATION, LA COMPOSITION CHIMIQUE DES ACIERS N'INFLUENCE PAS NOTABLEMENT LES QUANTITES D'HYDROGENE DESORBE ALORS QUE, POUR UNE MEME COMPOSITION CHIMIQUE, L'ELABORATION DE L'ACIER AVEC REFUSION SOUS LAITIER LES REDUIT CONSIDERABLEMENT PAR RAPPORT AUX AUTRES MODES D'ELABORATION (ELABORATION AVEC AFFINAGE EN POCHE OU ELABORATION SOUS VIDE). CEPENDANT, LES QUANTITES D'HYDROGENE CONTENU DANS LES ACIERS A L'ETAT DE RECEPTION SONT IMPORTANTES POUR DES UTILISATIONS ULTRAVIDE (D'ENVIRON 1 A 5 PPM POIDS DANS LES ACIERS ANALYSES), ET DES TRAITEMENTS ULTERIEURS SONT NECESSAIRES POUR OBTENIR DE FAIBLES FLUX DE DEGAZAGE A TEMPERATURE AMBIANTE. PLUSIEURS METHODES UTILISEES POUR REDUIRE LE DEGAZAGE DE L'HYDROGENE A TEMPERATURE AMBIANTE ONT ETE ANALYSEES ET DISCUTEES. LORS D'UN ETUVAGE A L'AIR (450C) UNE GRANDE PARTIE DE L'HYDROGENE DIFFUSIBLE EST PIEGEE DANS LA COUCHE D'OXYDE. UN ETUVAGE SOUS VIDE A MOYENNE TEMPERATURE (300 - 500C) REDUIT LES QUANTITES D'HYDROGENE CONTENU DANS L'ACIER DE 70 A 80%, LE RESTE DE L'HYDROGENE ETANT PIEGE DANS LA COUCHE D'OXYDE. UN ETUVAGE SOUS VIDE A 950C PEUT REDUIRE L'HYDROGENE CONTENU DANS L'ACIER D'UN FACTEUR 200. SI CE DERNIER TRAITEMENT EST APPLIQUE SUR UN ACIER CONTENANT DES PRECIPITES INTRAGRANULAIRES A L'ETAT DE RECEPTION, QUI SERVIRONT DE PIEGES POUR L'HYDROGENE QUI RESTE ENCORE DANS L'ACIER APRES LE TRAITEMENT, ON DEVRAIT ABOUTIR A DES FLUX DE DEGAZAGE A TEMPERATURE AMBIANTE INFERIEURS A 10#-#1#4 TORR.1/CM#2.S, LIMITE OBTENUE POUR LES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES UTILISES ACTUELLEMENT
Author: María Inés Placencia Peña
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Languages : fr
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Book Description
Ce travail présente une série d'études concernant différents aspects de la technologie de soudage du bois. Les objectifs de la thèse sont les suivants. Déterminer la composition chimique et le comportement du matériau soudé par rapport à l'eau. Déterminer des relations possibles entre la composition chimique de la matière soudée et les propriétés mécaniques. Étudier des méthodes capables d'améliorer la performance mécanique et la résistance à l'eau du joint soudé. Déterminer l'influence des paramètres de soudage dans l'anatomie, la composition chimique et les propriétés mécaniques du joint soudé. Le premier chapitre présente une introduction. Le deuxième présente l'état de l'art dans le domaine du bois et du soudage par friction. Le troisième chapitre décrit des résultats. Ce chapitre est composé de deux parties, une première concernant la compréhension des aspects chimiques, anatomiques et son lien avec les propriétés mécaniques du bois soudé et une deuxième partie concernant les améliorations de la résistance mécanique et de la résistance à l'eau du bois soudé. Dans le premier groupe de résultats trois études sont présentées. Une première étude pour comprendre la composition chimique et la solubilité dans l'eau de la matière soudée pour le hêtre et l'épicéa, ceci pour des temps de soudage progressifs. Dans cette étude les composants du matériau soudé ainsi que les composants de dégradation solubles dans l'eau sont identifiés et quantifiés. Une deuxième étude montre les caractéristiques topo-chimiques des sections transversales du bois soudé. Ici, la modification de la lignine dans la zone soudée et dans les fibres environnantes est établie. La troisième étude établit des corrélations obtenues entre la composition chimique du bois soudé et les propriétés mécaniques. Dans le deuxième groupe de résultats trois études sont exposées. Une première montre le changement de la résistance au cisaillement du joint soudé par la densification du bois avant le soudage. Les deuxième et troisième études comprennent l'utilisation d'additifs pour l'amélioration de la résistance à l'eau des joints soudés. Le deuxième concerne le soudage linéaire et le troisième le soudage rotatif par tourillons. Pour finir, les conclusions et perspectives sont présentées dans le chapitre quatre de ce travail.
