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Développement d'aciers laminés TRIP/TWIP à ultra-hautes performances pour applications automobiles [Development of highly performant TRIP/TWIP rolled steels for the automotive industry]

Une des réponses des sidérurgistes à la demande des constructeurs automobiles pour des aciers toujours plus performants a été le développement des aciers multiphasés à effet TRIP (TRansformation Induced Plasticity). Ces aciers atteignent des résistances de 800 MPa avec des allongements à rupture de 30%. Des découvertes récentes montrent qu'il devrait être possible de produire de tels aciers grâce à une exploitation plus efficace de l'effet TRIP et/ou en combinant cet effet avec un effet analogue désigné sous le vocable d'effet TWIP. De gros efforts se concentrent actuellement sur des aciers à base Fe-Mn avec une teneur en manganèse de l'ordre de 20%, manifestant ces phénomènes TRIP/TWIP. Ces aciers sont cependant encore loin d'avoir atteint le stade de production industrielle notamment en raison des difficultés de laminage liés à leur énorme taux de consolidation à froid. Le projet développera deux voies originales devant permettre la maîtrise de la stabilité, vis à vis des effets TRIP et TWIP, de l'austénite présente dans des tôles laminées. Ces voies concernent deux aciers dont les compositions sont sensiblement différentes : une nuance Fe-Mn (de composition typique des aciers ''TRIP/TWIP'') et une nuance Fe-C hypereutectoïde. Les étapes du projet correspondront aux étapes successives de la mise en oeuvre des aciers laminés (élaboration et laminage à chaud, laminage à froid, traitements thermiques, propriétés des produits, validation et transfert). L'aspect expérimental (simulations du laminage, traitements thermiques, caractérisations microstructurales, et essais macro- et micro-mécaniques) est mené au sein du laboratoire IMAP de l'UCL et du CRM. Parallèlement, un effort important sera porté à la modélisation des conséquences mécaniques des transformations martensitiques et du maclage mécanique afin de permettre une compréhension approfondie des interdépendances entre l'histoire thermomécanique et la microstructure, et entre la microstructure et les propriétés finales. La modélisation indiquera comment les mécanismes peuvent être activés ou inhibés en cours d'élaboration (en jouant sur la température par exemple). Ces modélisations seront basées sur des théories telles que la plasticité à gradient, la plasticité cristalline et l'homogénéisation. Cet aspect de la recherche est mené au sein des laboratoires MEMA de l'UCL et SMC de l'ULB. [Automotive manufacturers are constantly looking for more efficient steel products. This need stimulated steel manufacturers to develop multi-phase TRIP steels (TRansformation Induced Plasticity), which can sustain loads of up to 800 MPa with elongation up to 30%. It has been shown recently that it should be possible to produce such steel products by exploiting the TRIP effect more efficiently or combining this effect with the TWIP effect (Twinning Induced Plasticity). Much effort revolves currently around Fe-Mn steels with a Mn concentration of about 20% showing the TRIP/TWIP phenomena. These steels are however still far from an industrial production stage, particularly because of the difficulties during the cold rolling phase linked to their important hardening at these temperatures. The present project will develop two novel ways to control the stability of the austenite present in rolled products with respect to the TRIP and TWIP effects. These development paths concern two steels with significantly different compositions: a Fe-Mn composition (typical of ''TRIP/TWIP'' steels), and a Fe-C hypereutectoïde composition. The various phases of the project will match to the successive stages of the implementation of rolled steel products (production and hot rolling, cold rolling, thermal treatments, product properties, validation and transfer). The experimental side (rolling simulation, thermal treatments, microstructural characterisations, macro- and micromechanical tests) is performed at the UCL IMAP laboratory and the CRM. Concurrently, an important effort will be made in the modelling of the mechanical consequences of martensitic transformations and mechanical twinning in order to lead to a better understanding of the interaction between thermal history and microstructure, and between the microstructure and the final properties. The modelling will indicate how mechanisms can be activated of inhibited during production (for example by acting on the temperature). These simulations will be based on theories such as gradient plasticity, crystalline plasticity, and homogenisation. This aspect of the research is undertaken by the MEMA (UCL) and SMC (ULB) laboratories.]



responsable


Thierry J. MASSART


équipe


Louise MAZZONI


disciplines et mots clés déclarés


Déformation, rupture matériaux Programmation et méthodes de simulation Résistance des matériaux

aciers homogénéisation modélisation micromécanique plasticité à gradients transformations de phase