Simulation numérique de la trempe à l'eau d'une pièce forgée de grande dimension : effet de la macroségrégation et de la taille des grains

Lyassami, Mountadar (2018). Simulation numérique de la trempe à l'eau d'une pièce forgée de grande dimension : effet de la macroségrégation et de la taille des grains. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La présence des hétérogénéités chimique, appelée macroségrégation, et la variation de la taille de grains sont deux défauts principaux qu’on observe dans des blocs d’aciers de grandes dimensions. Ces défauts influencent grandement la microstructure, en particulier la proportion des phases, qui ultimement détermine la sévérité de la distorsion de la pièce finale ainsi que ses propriétés mécaniques. Afin de réduire le taux de non-conformité dans les pièces produites, il est important de quantifier l’impact des variations de la composition chimique et taille de grain sur la proportion des phases formées lors de la trempe. Dans ce projet, l’effet de la variation en composition chimique et taille de grains sur l’évolution de la microstructure lors de la trempe d’un bloc d’acier de grandes dimensions a été prédit en utilisant le logiciel de simulation par éléments finis, Forge® NxT 1,1. Actuellement, ce genre de simulation n’est peu ou pas encore appliqué aux lingots de grandes dimensions. Une nouvelle méthode pour la simulation des lingots de grandes tailles ayant une composition hétérogène et taille de grains différentes est proposée. Il est montré que la macroségrégation et la variation de la taille de grains ont un impact significatif sur le temps de début et de fin de transformation ainsi que la fraction volumique des phases. La validation des résultats de simulation a été effectuée sur des éprouvettes prises à différentes localisations (surface, quart et coeur) du bloc d’acier étudié. Des tests de dilatométrie et diffraction des rayons X ont été utilisés afin de déterminer la fraction volumique de la martensite, bainite et d'austénite résiduelle pour chaque condition expérimentale. Les résultats de la simulation ont été comparés aux données expérimentales.

Titre traduit

Numerical simulation of water quenching of large size forgings : effect of macrosegragation and grain size

Résumé traduit

The presence of chemical heterogeneities, called macrosegregation, and the variation of grain size are two main defects that are observed in large steel blocks. These defects greatly influence microstructure, especially the proportion of phases, which ultimately determines the severity of distortion of the final part as well as its mechanical properties. In order to reduce the rate of non-compliance in produced parts, it is important to quantify the impact of variations in chemical composition and grain size on the proportion of phases formed during quenching. In this project, the effect of variation in chemical composition and grain size on the evolution of microstructure during quenching of a large steel block has been predicted using finite element simulation software Forge® NxT 1.1. Currently, this kind of simulation is not well studied and is not applied to large ingots yet. A new method for simulation of large ingots with heterogeneous composition and different grain size is proposed. It is shown that macrosegregation and variation in grain size have a significant impact on start and end time of transformation as well as the volume fraction of phases. Validation of simulation results was performed on specimens taken from different zones (surface, quarter and core) of studied steel block. Dilatometry and X-ray diffraction tests were used to determine the volume fraction of martensite, bainite, and residual austenite for each experimental condition. The results of the simulation were compared and validated with experimental data.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie aérospatial". Comprend des références bibliographiques (pages 107-110).
Mots-clés libres:	traitements de trempe, simulation FEM, variation de la taille des grains, variation de teneur en carbone
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Jahazi, Mohammad
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	02 nov. 2018 14:30
Dernière modification:	02 nov. 2018 14:30
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2123

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