Amélioration de la stabilité mécanique de l’austénite dans un acier inoxydable 13Cr-4Ni lors de déformations monotones et oligo-cycliques

Slamani, Fateh (2024). Amélioration de la stabilité mécanique de l’austénite dans un acier inoxydable 13Cr-4Ni lors de déformations monotones et oligo-cycliques. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’objectif fondamental de ce projet est d’optimiser les facteurs microstructuraux de l’austénite reformée de l’acier inoxydable martensitique 13Cr-4Ni, à savoir sa taille et sa morphologie, pour améliorer sa stabilité mécanique. Après austénitisation et revenu inter-critique, la microstructure de ces aciers consiste en une matrice martensitique revenue, des carbures et une quantité d’austénite reformée dont la quantité et la morphologie varient en fonction des paramètres choisis. La transformation induite par plasticité (TRIP) de l’austénite est un bon candidat pour ralentir la propagation des fissures générées par fatigue, car elle est accompagnée d’une augmentation de volume capable de générer des contraintes de compression pouvant refermer le fond de fissure. Pour cela, il faut que l’austénite soit suffisamment stable mécaniquement (résistant à la transformation complète lors de faibles déformations appliquées). Des traitements thermiques ont été faits afin de produire la même quantité d’austénites à des températures différentes. Un volume de 10% a été produit pour les conditions de revenu inter-critique de 620°C, 1h ; 600°C, 4h et 580°C, 10h. Une nouvelle morphologie d’austénite a été découverte pour 580°C avec un contraste de composition tel que l’austénite semble entourer une région ayant la même composition que la phase martensitique qui constitue la matrice. De plus, la taille de ces particules est bien inférieure de celles produites aux autres températures. Les essais mécaniques sur des échantillons traités à 620°C et 580°C ayant 14% d’austénite ont montré des différences notables en termes de stabilité mécanique de l’austénite. Les tests de traction comme ceux de fatigue oligo-cyclique ont montré une amélioration considérable de la stabilité mécanique de l’austénite formée à 580°C. L’objectif de l’étude est ainsi bien et bel atteint et il est recommandé de cibler de basses températures de revenu inter-critique en prolongeant le temps de maintien pour produire une austénite plus stable mécaniquement.

Résumé traduit

The fundamental objective of this project is to optimize the microstructural factors of the reformed austenite of 13Cr-4Ni martensitic stainless steel, namely its size and morphology, to improve its mechanical stability. After austenitization and intercritical tempering, the microstructure of these steels consists of a tempered martensitic matrix, carbides and a quantity of reformed austenite, the quantity and morphology of which varies according to the chosen parameters. The transformation induced plasticity (TRIP) of austenite is a good candidate to slow down the propagation of cracks generated by fatigue because it is accompanied by an increase in volume, capable of generating compressive stresses, which can close the crack tip. For this, the austenite must be sufficiently mechanically stable (resistant to complete transformation during small applied deformations). Heat treatments were carried out in order to produce the same quantity of austenite at different temperatures. A volume of 10% was produced for the intercritical tempering conditions of 620°C, 1h; 600°C, 4h and 580°C, 10h. A new austenite morphology has been discovered for 580°C with a contrast in composition such that the austenite seems to surround a region having the same composition as the martensitic phase that constitutes the matrix. Moreover, the size of these particles is much smaller than those produced at other temperatures. Mechanical tests on samples treated at 620°C and 580°C with 14% austenite showed notable differences in terms of mechanical stability of austenite as both, tensile and low cycle fatigue tests, showed a considerable improvement in the mechanical stability of the austenite formed at 580°C. The objective of the study is thus well and truly achieved and it is recommended to target low inter-critical tempering temperatures by extending the holding time to produce a more mechanically stable austenite.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse présentée à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 89-93).
Mots-clés libres:	acier 13Cr-4Ni, austénite, revenu inter-critique, stabilité mécanique, propagation de fissure
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Bocher, Philippe
Codirecteur:	Codirecteur Thibault, Denis
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	30 mai 2024 14:24
Dernière modification:	30 mai 2024 14:24
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3450

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