Rupture à chaud dans les aciers au cours de leur solidification. Caractérisation expérimentale et modélisation thermomécanique.

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Cerri, Olivier (2007) Rupture à chaud dans les aciers au cours de leur solidification. Caractérisation expérimentale et modélisation thermomécanique. Doctorat Sciences et Génie des Matériaux, CEMEF- Centre de mise en forme des matériaux, ENSMP p.204.

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Résumé

La rupture à chaud, ou crique à chaud est un défaut majeur en solidification, qui conduit au rebut de nombreuses pièces ou demi-produits. Elle correspond à l’ouverture de criques en fond de zone pâteuse, c’est-à-dire dans les régions à haute fraction de solide (typiquement 0.9 et au-delà), lorsque ces régions sont soumises à des déformations favorisant la mise en traction des films liquides résiduels. Différents critères peuvent être trouvés dans la littérature pour diagnostiquer la fissuration à chaud. L’objectif de cette étude est d’évaluer leur capacité à prédire correctement l’apparition de ce type de défauts, et ce pour différents domaines d’application tels que la solidification en lingotière et la coulée continue de billettes et de brames. Pour cela, deux types d’essais différents ont été analysés avec le modèle thermomécanique par éléments finis THERCAST® dans lequel nous avons implanté une sélection de critères. Un nouveau dispositif expérimental de solidification sous contrainte (le dispositif Crickacier) a alors été développé et mis en œuvre au CEMEF pour les besoins de cette étude. Ce dispositif s’est révélé capable de faire apparaître des défauts similaires à ceux observés dans les procédés industriels, et ce dans des conditions identifiables et discriminantes. Sa modélisation thermomécanique a permis de mettre en valeur le critère le plus pertinent. L’application de cette méthodologie à un autre type d’essai, le cintrage de lingot en cours de solidification, pour lequel nous avons accès à des résultats existants à Arcelor Research sur plusieurs nuances d’acier, nous a permis de suggérer des améliorations à apporter à l’écriture du critère. Au final, nous avons proposé un nouveau critère directement adapté à une utilisation dans un code de simulation comme THERCAST.

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Table des Matières

Introduction

Problématique

Approche proposée

Chapitre 1 : Introduction à la fissuration à chaud

I. Problématique industrielle

II. La rupture à chaud dans les aciers

III. Critères de rupture à chaud

IV. Caractérisation de la rupture à chaud.

V. Conclusion.

Références bibliographiques

Chapitre 2 : Conception d’un essai de solidification contrariée : l’essai Crickacier

I. Définition d’un nouveau moyen d’essai

II. Conception de l’essai

III. Discussion

IV. Bilan de la conception

Références bibliographiques

Chapitre 3 : Campagne expérimentale et analyse des résultats expérimentaux

I. Introduction .

II. Campagne expérimentale

III. Analyse de l’influence qualitative des paramètres 'procédé'

IV. Observations expérimentales de la ‘criquabilité’

V. Discussion

VI. Conclusion.

Références bibliographiques

Chapitre 4 : Modélisation de la fissuration à chaud.

I. Présentation du logiciel THERCAST®.

II. Modélisation de la fissuration à chaud

III. Modélisation de l’essai Crickacier

IV. Etudes numériques de différentes configurations .

V. Discussion

VI. Conclusion.

Références bibliographiques

Chapitre 5 : Analyse thermomécanique de l’essai de cintrage de lingots

I. Description de l’essai

II. Résultats expérimentaux

III. Modélisation numérique de l’essai de cintrage

IV. Analyse critique des critères de fissuration à chaud

V. Discussion.

VI. Conclusion

Références bibliographiques

Conclusion et perspectives

Bilan du travail réalisé

Applications et perspectives

Références bibliographiques

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