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Dalloz, Alexandre (2007) Etude de l'endommagement par la découpe des aciers dual phase pour application automobile. Doctorat Sciences et génie des matériaux, MAT- Centre des Matériaux P.M. Fourt, ENSMP p.193.
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Résumé
Les exigences d’allègement des pièces structurales automobiles ont conduit au développement de nouvelles nuances d’aciers aux propriétés mécaniques de plus en plus élevées. Parmi ces nuances dites Très Haute Résistance (THR), les aciers dual phase, avec leur microstructure composite ferritemartensite, offrent un très bon équilibre entre résistance mécanique et formabilité. Cependant, des
observations récentes ont montré que l’étape de découpe avait tendance à altérer ces bonnes propriétés. L’objectif de la présente étude est d’améliorer notre connaissance des mécanismes mis en jeu au cours de la découpe afin de pouvoir les prendre en compte pour le développement des futures nuances. Un premier travail d’observation et de caractérisation (MEB, microdureté, essais mécaniques…), a été effectué de manière à mettre en évidence les effets de la découpe à la cisaille sur la microstructure et les propriétés mécaniques des tôles. Ces résultats révèlent l’existence d’une zone affectée par la découpe qui s’étend sur environ 200 μm. Cette zone se caractérise par un écrouissage et une
déformation microstructurale importants. Cette déformation conduit localement à la décohésion des phases ferritique et martensitique. La formation de cette zone en cours de découpe a été étudiée à travers deux approches distinctes :
d’une part, le développement d’un montage de cisaille instrumentée permettant d’observer l’évolution de la microstructure, et, d’autre part, la simulation numérique du procédé qui donne accès aux grandeurs mécaniques locales dans la tôle. Il apparait que l’endommagement et la rupture de l’acier sont pilotés par la décohésion des interfaces ferrite-martensite, elle-même fortement dépendante de
l’état de triaxialité des contraintes. L’étude du comportement des bords découpés, au cours de sollicitations postérieures à la découpe, a permis de confirmer l'amorçage rapide des fissures dans la zone affectée par la découpe et l’impact direct de la taille de cette dernière sur la perte de ductilité des pièces découpées. Enfin, de nombreux traitements thermiques, appliqués à une nuance sélectionnée, ont permis de désigner deux voies distinctes d’amélioration du comportement des nuances dual phase face à la découpe: d’une part la transformation d’une troisième phase lors du recuit, d’autre part le rééquilibrage
des propriétés au sein de la microstructure par l’application d’un traitement de revenu.
| Type d'EPrint: | Thèse (Doctorat) |
|---|---|
| Directeur de Mémoire: | Gourgues, Anne-Françoise et Pineau, André |
| Date: | 11 Décembre 2007 |
| Jury de Mémoire: | Andrieu, Eric et Klöcker, Helmut et Pardoen, Thomas et Besson, Jacques et Sturel, Thierry et Gourgues, Anne-Françoise et Pineau, André |
| Ecole Doctorale: | ED 432 ECOLE DOCTORALE SCIENCES DES METIERS DE L'INGENIEUR |
| Discipline: | Sciences et génie des matériaux |
| Fonds: | ENSMP |
| Institution: | ENSMP |
| Laboratoire: | MAT- Centre des Matériaux P.M. Fourt |
| Sujets: | 4. Science des matériaux, mécanique, génie mécanique |
| Mots-clés libres: | High strengh steel, Formability, Cut, Mechanical properties, Finite element method, Acier dual phase, Endommagement, Découpe, Application automobile, Acier très haute résistance |
| Code ID: | 3490 |
| Déposé par : | Odile ADAM |
| Déposé le : | 31 Mars 2008 |
Table des Matières
Introduction
1ère partie MISE EN EVIDENCE DE L'IMPACT DU PROCEDE DE DECOUPE SUR LE COMPORTEMENT DES ACIERS DUAL PHASE
1. Description du procédé de découpe à la cisaille
2. Présentation des six nuances de l'étude préliminaire
3. Impact du procédé de découpe
4. Présentation de la nuance retenue
2ème partie COMPREHENSION DES MECANISMES MIS EN JEU AU COURS DE LA DECOUPE A LA CISAILLE DES TOLES EN ACIER DUAL PHASE
1. Avant propos : rupture ductile à faible taux de triaxialité des contraintes
2. Modélisation du procédé de découpe : état de l'art
3. Approche expérimentale et simulation numérique
4. Description des mécanismes intervenant au cours de la découpe
3ème partie COMPORTEMENT DE LA ZONE AFFECTEE PAR LA DECOUPE LORS DES SOLLICITATIONS DE MISE EN FORME
1. Le mécanisme d'amorçage des fissures dans les bords découpés
2. Mécanique des petites fissures
4ème partie TRAITEMENTS THERMIQUES PERMETTANT D'AMELIORER LE COMPORTEMENT A LA DECOUPE DES ACIERS DUAL PHASE
1. Influence de la microstructure sur le comportement des DP
2. Métallurgie de la nuance B85
3. Impact des paramètres du traitement de recuit sur le comportement en découpe
4. Impact des traitements de revenu à basse température sur le comportement de la nuance B85
Conclusions et perspectives
Annexes
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