Sujet :

Etude des transformations de phase au cours de la solidification et du forgeage d’un acier faiblement allié à haute limite d’élasticité 80 HLES

Contexte:

Les aciers faiblement alliés à haute limite d’élasticité présentent d’excellentes caractéristiques mécaniques notamment en résilience et en ténacité du fait de leur microstructure bainitique ou martensitique. Ces aciers sont utilisés pour des applications mécaniquement exigeantes à l’instar du 80 HLES qui est un acier à haute limite d’élasticité soudable développé pour des applications de constructions navales. Au cours de la fabrication de composants, ces aciers subissent plusieurs transformations de phase avec potentiellement plusieurs allers et retours entre différentes phases. Ces allers-retours successifs peuvent impacter la microstructure finale du fait de phénomènes d’héritages lors des transformations de phase. Afin de pouvoir prédire les microstructures finales et donc les propriétés mécaniques des composants, il est nécessaire d’intégrer une modélisation métallurgique dans la modélisation des procédés qui soit capable de prédire l’ensemble des phases générées. Cette démarche est assez récente dans l’industrie et est communément appelée integrated computational materials engineering (ICME).

Objectif de la thèse :

L’objectif de la thèse consiste premièrement en un travail de caractérisation expérimentale des transformations de phase d’un acier 80 HLES. Ce travail alimentera le développement d’un modèle de prévision des microstructures en fonction de chemins thermomécaniques appliqués au matériau. Un lien sera ensuite effectué entre les différentes microstructures obtenues et les propriétés mécaniques faisant ainsi intervenir une transition d’échelle.

Déroulement de la thèse :

La thèse sera effectuée dans le cadre d’un partenariat avec Aubert & Duval Les Ancizes et l’Institut Jean Lamour à Nancy. Le(a) doctorant(e) sera basé(e) sur le site de Valduc et sera amené(e) en fonction des travaux à mener à réaliser des déplacements sur le site industriel des Ancizes ou sur le campus Artem à Nancy. Dans un premier temps, le(a) doctorant(e) initiera une étude bibliographique des aciers faiblement alliés à haute limite d’élasticité à l’instar des aciers HSLA-80 et HSLA-100. En parallèle, il(elle) établira mesures de transformations de phases du 80 HLES au cours de refroidissements et chauffages contrôlés avec différentes microstructures de départ. A la suite de cela, le(a) doctorant(e) mettra en oeuvre une modélisation et un calibrage des transformations de phase du 80 HLES issu d’un brut de fonderie. Il(elle) réitérera ces études sur du 80 HLES ayant subi des opérations de forgeage. La modélisation finale pourra intégrer les aspects liés à la recristallisation ayant lieu au cours du forgeage. La thèse se terminera par la confrontation d’un ou plusieurs cas de validation expérimentale avec la simulation.

Directeur de thèse et école doctorale :

DENIS Sabine & APPOLAIRE Benoît
Sabine.denis@univ-lorraine.fr
Benoit.appolaire@univ-lorraine.fr Institut Jean Lamour, Campus Artem 54011 Nancy Cedex

Encadrant :

DERANCOURT Victor
CEA/Valduc – 21120 Is-sur-Tille
Tél. : 03.80.23.40.00 – victor.derancourt@cea.fr