Grossissement du grain ferritique lors du soudage d'aciers sans interstitiels

par Emin Bayraktar

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jean-Pierre Chevalier.

Soutenue en 2001

à Paris, CNAM .


  • Résumé

    This study concerns understanding of the ferritic grain growth phenommenon in heat affected zone (HAZ) during the welding of interstitial free steels. Firstly, we have examined in which conditions the grain growth occurs in wedded joints. We have performed thermal simulation test (Dilatometry, Gleeble) in order to reproduce the formation conditions of large grains. We have observed that the large grain in the order of 100 um in HAZ has a very elongated shape as a result of the heat flow and occurs in certain grades of IF steels at a certain distance from the fusion zone slightly over the A temperature Then we have modelled the thermel phenomena during the different welding processes in IF steels and performed an experimental study to verify the proposed mechanism. We have determined the thermal gradient value G (c/mm) as an essential factor for the grain growth phenomenon just as the (austenite ferrite) transformation and then we have explained this phenomenon by means of the proposed model in two stages : nucleation and growth. The growing of these ferrite nucleus depend strongly on the G parameter just as the equations) and also the composition (by transformation temperature Ar3). We have constructed the diagrams allowing to predict the value of G parameter and the corresponding grain size. We have realised the welding limit method show the principal factors allowing to obtain a small ferritic grain size (energy, thickness, transformation, temperature, composition, etc. . . ) and give pratical and simple solutions both of the steel markers and welding shpo. And then, the inetractions between the grain growth phenomenon and precipitation state play an important role and the TiC particles are numerous and suitable to sissolve at the level of the grain growth appearance temperature. At this stage the influence of the precipitation is reinforced by thermal gradient. It may be modified by the composition (changing the transformation temperature) and/or by the welding parameter. Finally, impact tensile tests performed on the welded joints well estimate the fine interest for obtaining the best thoughness value to the fracture

  • Titre traduit

    Ferritic grain growth during the welding of interstitial free steels


  • Résumé

    Cette étude vise à comprendre du phénomène de grossissement du grain ferritique dans la zone à gros grain lors du soudage d'aciers sans interstitiels (IF). Nous avons examiné dans quelles conditions se produit le grossissement du grain dans des joints soudés. On a réalisé des essais de simulation thermique (dilatométrie, machine gleeble) afin de reproduire les conditions d'apparition des gros grains. On a constaté que le gros grain de l'ordre de 100 um observé en ZAC a un caractère très orienté en raison de l'écoulement de la chaleur et intervient dans quelques nuances d'aciers IF a une certaine distance du métal fondu correspondant à une température maximale légèrement supérieure à Ac. On a modélisé les phénomènes thermiques lors des différents modes de soudage dans les aciers IF et effectué des essais expérimentaux pour la validation du mécanisme proposé. On a constaté que le facteur essentiel a déterminer est la valeur du gradient thermique g (\c/mm) au moment de la transformation (austeniteferrite). On a alors expliqué ce phenomene dans les aciers if à partir de ce modèle en deux étapes ; germination et croissance. Les possibilités de croissance de ces germes de ferrite dépendent étroitement du paramètre (g) au moment de la transformation. Différents paramètres sont alors evalués en fonctions des conditions de soudage (par l'intermédiaire des équations thermiques) et de la composition chimique (par l'intermédiaire de la température de transformation, a r 3). Des abaques élaborés permettent de prévoir la valeur du paramètre g et la taille de grain résultante. On a construit le diagramme de soudabilite concernant la nuance et les conditions de soudage. Différents diagrammes élaborés à partir d'une approche paramétrique ont mis en evidence les principaux facteurs permettant d'obtenir une réduction de la taille de grain ferritique (l'énergie, l'épaisseur, la température de transformation, la composition, etc. . . ) Qui peuvent donnent des recommandations pratiques et simples au sidérurgiste et au soudeur. - les interactions possibles entre le phénomène de grossissement du grain et la dissolution des précipites ont ete examinées lors des cycles thermiques de soudage. L'état de précipitation initial joue également un rôle important, des carbures de titane sont les plus nombreux precipités et susceptibles de se remettre en solution dans un domaine de temperature correspondant à celui de l'apparition du gros grain. L'effet de la précipitation est d'ailleurs renforcé avec gradient thermique. Il peut etre modifié par la métallurgie (influence de la composition sur les températures de transformation. . . ) Ou les paramètres de soudage. - des essais de traction par choc realisés sur des joints soudés nous ont permis d'apprécier l'interêt des structures fines afin d'obtenir une meilleure résistance à la rupture.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 151-155

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Conservatoire national des arts et métiers (Paris). Bibliothèque Centrale.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : Th A 400
  • Bibliothèque : Conservatoire national des arts et métiers (Paris). Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th A 400 double
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.