Influence des éléments d'alliages sur la relation entre la précipitation et les propriétés mécaniques usuelles d'aciers à outils à 5% de chrome PDF Download
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Author: Pierre Michaud Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 156
Book Description
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.
Author: Pierre Michaud Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 156
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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.
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Ce travail s'inscrit dans un contexte de haute technologie. Il concerne le comportement des aciers alliés, nitrurés par voie gazeuse à 520°C, en matière de mécanismes de nano-précipitation et leur incidence sur le durcissement. La caractérisation des précipités nanométriques a été réalisée par METHR et nano-sonde EDX, complétée par les calculs thermodynamiques de phases, à l'aide du logiciel Thermo-Calc. L'étude réalisée sur des alliages binaires (Fe-Cr) et ternaires (Fe-Cr-C) nitrurés, a permis de proposer une nouvelle explication concernant l'excès d'azote : la précipitation de nitrures mixtes (Fe,Cr)N. Les rôles du chrome et de la microstructure initiale sur le durcissement ont également été déterminés et les mécanismes de précipitation expliqués. Les investigations entreprises sur une dizaine d'aciers industriels nitrurés ont confirmé que le chrome et l'aluminium sont les éléments d'alliage les plus influents sur le durcissement. La caractérisation des aciers industriels 32CrMoV13 et 30CrAlMo6.12 a mené à l'identification du rôle de ces deux éléments et de la microstructure initiale, sur les mécanismes de précipitation, et leur impact sur le durcissement. L'excès d'azote, mis en évidence systématiquement sous la surface, est lié à la précipitation de nitrures mixtes (Fe,Cr,Al,Mo,Mn,V)N et de nitrures de fer, en présence d'Al. Il a été démontré que les plaquettes nanométriques MN sont essentiellement responsables du durcissement. En ce qui concerne les applications industrielles, cette étude a conduit à l'optimisation de la composition des aciers industriels de nitruration, afin de réduire les cycles thermochimiques, tout en conservant les propriétés mécaniques
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L'amélioration des propriétés mécaniques dans les alliages du système Fer-Silicium-Titane grâce à l'introduction d'une précipitation nanométrique a été démontrée dans la littérature. La haute valeur de limite d'élasticité qui peut être atteinte dans ces aciers en fait de bons candidats pour des applications dans l'élaboration de structures automobiles. Dans ce contexte, cette étude a pour objectif de caractériser et comprendre la séquence et la cinétique de précipitation dans ces alliages, ainsi que les relations entre microstructure de précipitation et propriétés mécaniques, dans une démarche de conception d'alliages optimisée. La démarche utilisée a tout d'abord consisté en une caractérisation multi-échelle de la précipitation par diffusion des neutrons aux petits angles, microscopie électronique en transmission et sonde atomique tomographique, qui a permis d'aboutir à une description précise de la structure, composition, taille et fraction volumique des précipités, qui ont ensuite été reproduites par modélisation. Dans un deuxième temps, les tests mécaniques réalisés à température ambiante ont révélé un fort potentiel durcissant, qui dépend du temps et de la température de vieillissement. Des modèles à base physique pour la limite d'élasticité et le taux d'écrouissage (tenant compte des contributions isotropes et cinématiques) ont été appliqués pour décrire les courbes de traction mesurées. Ceux-ci ont permis d'aboutir à une bonne compréhension des relations entre microstructures et propriétés dans le système Fe-Si-Ti.
Author: Benjamin Decreus Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 267
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L’objectif de cette étude est de progresser dans la compréhension des évolutions microstrucutrales de deux alliages Al-Li-Cu de la série 2000 lors du revenu et de faire le lien entre les microstructures obtenues et les propriétés mécaniques résultantes. En s’appuyant sur des techniques de caractérisation telles que la diffusion centrale des rayons X et la microsopie électronique nous avons pu identifier les séquences de précipitation lors du revenu et mesurer les cinétiques de croissance des principales phases en présence, à savoir T1 (Al2CuLi) et δ’ (Al3Li). En parallèle, l’étude des évolutions de limite élastique, de comportement plastique et de réversibilité du glissement lors du revenu ont permis de comprendre l’influence de la précipitation sur les évolutions de propriétés mécaniques. Enfin, l’étude de la ténacité dans le sens travers court a permis de souligner une forte influence du temps de revenu sur la précipitation intergranulaire et par donc sur les modes de rupture des alliages.
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Les aciers inoxydables austéno-ferritiques moulés sont utilisés pour certains composants ducircuit primaire des centrales nucléaires de génération II. Aux températures de service (285 °C -325 °C), des modifications de propriétés mécaniques sont observées. Elles sont imputables auxtransformations de phases au sein de la ferrite de ces aciers : la décomposition spinodale (DS) en phase[alpha] (riche en Fe) et [alpha]' (riche en Cr) et la précipitation de la phase G aux interfaces [alpha]/[alpha]'. S'il est admisque la composition de l'acier influe sur l'évolution des transformations de phase de la ferrite (lesaciers moins riches en Ni et Mo sont moins sensibles au vieillissement), aucune étude, à ce jour, n'apermis de mettre en évidence l'influence du Ni, Mo, Mn et des synergies éventuelles sur levieillissement des aciers ni de déterminer la contribution de la phase G à l'évolution des propriétésmécaniques. Dans cette étude, les cinétiques des transformations de phase de la ferrite d'aciers inoxydable austéno-ferritiques pauvres en Mo et riches en Mo ainsi que de celle d'alliages modèles decomposition ciblée ont été étudiées par sonde atomique tomographique (SAT) et par mesure demicrodureté. Les travaux ont répondu aux trois questions suivantes : - Quantification de la contribution des différentes phases au durcissement : L'utilisation conjointe de modèles de durcissement et des données obtenues par la sonde a montré que, contrairement à ce qui était dit dans la littérature, la phase G est le contributeur majoritaire au durcissement pour les aciers avec Mo. Ce n'est qu'aux temps longs, lorsque la coalescence des particules de phase G intervient et que la DS est plus développée que la contribution de la DS devient prépondérante. Ceci est dû à la forte densité de particules de phase G dans ces aciers. Dans le cas des aciers sans Mo qui contiennent dix fois moins de particules en début de cinétique, la phase G et la DS ont des contributions équivalentes. - Influence du Ni, Mo et Mn : L'étude d'alliage modèles de compositions ciblées a montré que seul le Ni accélère la décomposition spinodale et que le Mn a un rôle prépondérant dans la formation des particules de phase G aux interfaces [alpha]/[alpha]'. - Efficacité d'un traitement thermique de régénération à 550 °C: Une alternative au remplacement des composants les plus vieillis pourrait être un traitement thermique dit de régénération. Les recuits à 550 °C permettent de restaurer entièrement les aciers sans Mo et partiellement les aciers avec Mo. Ceci est dû au fait que les particules de phase G ne sont pas entièrement dissoutes dans le cas des aciers avec Mo, induisant un durcissement résiduel. Dans tous les cas, la DS est entièrement dissoute.
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ETUDE EXPERIMENTALE SUR 5 NUANCES D'ACIER FE-NI-CR DE TENEUR EN TITANE ET EN ALUMINIUM DIFFERENTE, DURCIES PAR PRECIPITATION DE LA PHASE GAMMA ' ENTRE 500-600 C. CARACTERISATION DE LA MICROSTRUCTURE ET CORRELATION AVEC L'EVOLUTION DES PROPRIETES MECANIQUES. AUGMENTATION DE LA DURETE DE LA LIMITE D'ELASTICITE, DE LA RESISTANCE A LA TRACTION ET DE LA RESISTANCE AU FLUAGE EN FONCTION DES TENEURS EN TITANE EQUIVALENT. POUR UNE FRACTION VOLUMIQUE ET UNE TAILLE DE PARTICULES DONNEES, CES DIFFERENTES VARIATIONS SONT RELIEES AU RAPPORT TI/AL DANS LA PHASE GAMMA '. AUCUNE DEGRADATION NOTABLE DE LA DUCTILITE AU FLUAGE N'EST OBSERVEE. DIFFICULTE DE CORRELATION ENTRE LA DUCTILITE ET LA COMPOSITION CHIMIQUE
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ETUDE EXPERIMENTALE POUR LES ALLIAGES CONTENANT 0 A 1% DE MAGNESIUM. ANALYSE PAR MICROSCOPIE ELECTRONIQUE EN TRANSMISSION ET PAR ANALYSE ENTHALPIQUE DIFFERENTIELLE DE L'EVOLUTION DE LA PRECIPITATION. ANALYSE DE LA CORRELATION ENTRE LA PRECIPITATION ET LES PROPRIETES MECANIQUES EN UTILISANT DES ESSAIS DE DURETE ET DE TRACTION. SEULS LES ALLIAGES A FAIBLE TENEUR EN MAGNESIUM S'AVERENT INTERESSANTS SUR LE PLAN D'UNE APPLICATION. INFLUENCE DE LA STRUCTURE (CRISTALLISATION ET TEXTURE) SUR LES PROPRIETES MECANIQUES ET EN PARTICULIER SUR LEUR HETEROGENEITE SUIVANT LA DIRECTION TRAVERS-LONG
Author: Pierre Michaud
Author: Pierre Michaud
Author: Caroline Ginter
Author: Deyu Yang
Author: Zheng Li
Author: Malika Perrier
Author: Benjamin Decreus
Author: 
Author: Romain Badyka
Author: ELISABETH.. BLOTAS
Author: Florence Broussaud