Carole DESSOLIN Étude multi-expérimentale des évolutions ...

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Table des matières Introduction générale 19 Partie I. Revue bibliographique ............................................................................................ 22 I.1. Introduction aux aciers inoxydables ............................................................................... 23 I.2. Glossaire des symboles utilisés dans le document .........................................................26 I.3. La famille des aciers inoxydables martensitiques à basse teneur en carbone .............. 31 I.3.1. Présentation générale .............................................................................................. 31 I.3.2. Définition et propriétés de la nuance X4CrNiMo16.5.1 d’après la norme européenne en vigueur........................................................................................................... 33 I.4. Données bibliographiques relatives { l’évolution des phases des alliages X4CrNiMo16.5.1 et apparentés ................................................................................................... 36 I.4.1. Répartition des phases { l’équilibre ........................................................................ 36 I.4.2. Répartition des phases après un refroidissement depuis la température de mise en solution ............................................................................................................................. 40 I.4.3. Microstructure de l’état trempé .............................................................................. 42 I.4.4. Transformation inverse martensite austénite « de réversion » au cours du chauffage { partir de l’état trempé ........................................................................................ 44 I.4.5. Microstructure de l’état trempé - revenu .............................................................. 46 I.5. Données bibliographiques relatives { l’évolution des propriétés mécaniques des alliages X4CrNiMo16.5.1 et apparentés ...................................................................................... 51 I.5.1. Traction .................................................................................................................... 51 I.5.2. Dureté....................................................................................................................... 54 I.5.3. Résilience ................................................................................................................. 56 I.6. Relations entre les propriétés mécaniques et les évolutions microstructurales des alliages X4CrNiMo16.5.1 et apparentés ..................................................................................... 60 I.6.1. Influence de la fraction d’austénite sur la dureté, l’élasticité et la résistance ...... 60 I.6.2. Influence de la fraction d’austénite sur la résilience ..............................................62 I.6.3. Influence de l’état de précipitation ......................................................................... 63 I.7. Conclusions de l’étude bibliographique centrée sur l’acier inoxydable martensitique X4CrNiMo16.5.1 .......................................................................................................................... 66 I.8. Matériau objet de l’étude ............................................................................................... 68 I.9. Démarche........................................................................................................................ 69 I.10. Techniques expérimentales ............................................................................................ 71 6
Partie II. Résultats de l’étude métallurgique fine ............................................................. 75 II.1. Résultats expérimentaux relatifs { l’analyse du traitement d’austénitisation – trempe 76 II.1.1. Effet de la température d’austénitisation, Ta ..........................................................79 II.1.2. Effet de la durée d’austénitisation, ta ...................................................................... 83 II.1.3. Incidence de la vitesse de refroidissement, VR ....................................................... 85 II.1.4. Effet de la température finale de trempe, Tf ...........................................................87 II.1.5. Caractérisations mécaniques et microstructurales de l’état trempé de référence 88 II.2. Résultats relatifs { l’analyse du chauffage { partir de l’état trempé de référence ....... 100 II.2.1. Analyse de la réversion M γ { vitesse de chauffage, VC, lente ......................... 102 II.2.2. Influence de la vitesse de chauffage, VC, sur la réversion M γ ......................... 114 II.2.3. Analyse de la transformation M γ par chauffages interrompus ....................... 117 II.3. Étude de l’influence de la température, Tr, et de la durée, tr, du revenu via l’analyse des propriétés mécaniques, de la microstructure et de la composition des échantillons d’APX4 trempé-revenu ............................................................................................................. 124 II.3.1. Analyse de l’influence de la température, Tr, et de la durée, tr, du revenu sur les propriétés mécaniques des échantillons trempés-revenus .................................................. 127 II.3.2. Analyse de l’influence de la température, Tr, et de la durée, tr, du revenu sur la microstructure et la composition des échantillons trempés-revenus ................................ 139 Partie III. Synthèse et discussion des résultats de l’étude métallurgique et mécanique de l’APX4 .................................................................................................................. 160 III.1. Synthèse et discussion des résultats expérimentaux concernant l’état trempé ....... 161 III.1.1. Synthèse des résultats expérimentaux ................................................................... 161 III.1.2. Comparaison de nos résultats expérimentaux à ceux tirés des travaux antérieurs 162 III.2. Synthèse et discussion des résultats expérimentaux concernant les états trempésrevenus 166 III.2.1. Synthèse des résultats acquis concernant l’influence de la température, Tr, et de la durée, tr, de revenu sur les propriétés mécaniques et sur les caractéristiques microstructurales de l’alliage étudié.................................................................................... 167 III.2.2. Relations entre la microstructure et les propriétés mécaniques de l’APX4 traité thermiquement..................................................................................................................... 190 III.2.3. Discussion des résultats expérimentaux concernant les transformations de phases 205 7
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