76������������������������,Étude des évolutions microstructurales et de leur impact sur les propriétés mécaniques d'un acier inoxydable austénitique stabilisé au niobium.

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作者:

N Cliche

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摘要:

Contexte : Le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives du centre de Valduc, en collaboration avec l'Ecole des Mines de Paris et différents partenaires industriels (DCNS et AUBERT & DUVAL), propose un sujet de thèse portant sur l'étude des évolutions microstructurales (dont les transformations de phases) et de leur impact sur les propriétés mécaniques d'un acier inoxydable austénitique stabilisé au niobium : l'acier 316 Nb. Cet acier est utilisé pour la fabrication de pièces de fortes épaisseurs soumises sur de très longues durées à des sollicitations thermomécaniques (température et pression). Cette étude s'inscrit à la suite d'une première thèse se terminant en septembre 2016. Ce premier travail a permis d'étudier l'effet de certains paramètres de fabrication (traitement thermomécanique et hypertrempe) sur la microstructure finale du matériau. L'objectif de cette nouvelle thèse est, d'une part, de déterminer l'impact du mode de refusion de l'acier sur les tendances dégagées et, d'autre part, d'affiner notre connaissance de l'effet des modifications de microstructure apportées par les différentes étapes de fabrication sur les propriétés mécaniques finales des pièces. Objectif de la thèse : Les travaux précédents ont porté sur un acier 316 Nb élaboré sous air et refondu sous laitier (ESR). Ils ont permis d'établir de nombreux liens entre chemin thermomécanique et évolution de la microstructure (notamment les phénomènes de restauration / recristallisation) via des essais de torsion. Un premier parallèle avec la gamme de forgeage (température de forge, vitesse et taux de déformation, effet d'une déformation multi-passes, vitesse de trempe) a ainsi pu être effectué. Le premier objectif de la thèse sera de reconduire une partie des essais de torsion effectués afin de mesurer l'impact d'un changement de mode de solidification de l'acier et plus particulièrement l'utilisation de la refusion sous vide (procédé VAR aboutissant à une légère modification des teneurs en N et Mn). Dans un second temps, le doctorant sera chargé d'étudier plus en détails les relations existant entre les évolutions microstructurales mises en évidence au cours de la fabrication et les propriétés mécaniques finales. Pour cela, il est envisagé de réaliser plusieurs chemins thermomécaniques modèles sur des blocs de matière issus des deux modes de refusion. Plusieurs essais sont ainsi proposés : laminage de blocs sur un laminoir de laboratoire et forgeage de « pancakes ». Ces essais permettront de se rapprocher des pièces réelles, à la fois en termes de taille et d'hétérogénéités, et de disposer de blocs de matière suffisamment importants pour rendre possible l'usinage d'éprouvettes conventionnelles, et ainsi accéder aux propriétés mécaniques locales (via des essais de traction et de résilience). Actuellement, des modèles numériques disponibles chez les différents partenaires permettent d'établir des premiers liens entre gamme industrielle, chemin thermomécanique local, microstructure et propriétés mécaniques. Le travail expérimental présenté ci-dessus, couplé aux données déjà disponibles, permettra de disposer d'une base de données expérimentales conséquente sur laquelle le doctorant pourra tester, recaler, voire optimiser, ces modèles afin de prendre en compte les spécificités de l'acier 316 Nb.

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