Εndοmmagement des aciers frittés utilisés dans la cοnceptiοn autοmοbile : optimisatiοn de l'élabοratiοn et de la tenue mécanique

par Margaux Gilmas

Thèse de doctorat en Mécaniques de solides, génie mécanique, productique, transport et génie civil

Sous la direction de Eric Hug.

Soutenue en 2016

à Caen , dans le cadre de École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016) , en partenariat avec Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....) (laboratoire) et de Normandie Université (2015-....) (autre partenaire) .

Le président du jury était Catherine Verdu.

Le jury était composé de Eric Hug, Catherine Verdu, Alain Hazotte, Jérôme Favergeon, David Gloaguen, Anne Mertens, Jacques Guillaume Noudem.

Les rapporteurs étaient Alain Hazotte, Jérôme Favergeon.

mots clés

• Métallurgie des poudres -- Thèses et écrits académiques
• Matériaux -- Propriétés mécaniques -- Thèses et écrits académiques
• Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus) -- Thèses et écrits académiques
• Porosité -- Thèses et écrits académiques
• Frittage (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques
• Spark plasma sintering (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques
• Métallographie -- Thèses et écrits académiques
• Acier fritté -- Thèses et écrits académiques

Résumé

L’objectif de cette thèse est de comprendre les mécanismes d’endommagement et de rupture d’aciers « frittés-durcis » utilisés dans la conception automobile. Leur structure martensito-bainitique leur confère une tenue mécanique importante en sollicitations statiques de type compression ou contact. Cependant, la forte porosité de surface entraîne des anomalies de comportement. Afin d’anticiper la dégradation des pièces frittées et de prévoir leur durée de vie, il est donc nécessaire de mieux cerner les mécanismes d’endommagement conduisant à la ruine de ses matériaux. Cette thèse a été découpée en deux axes : d’un côté une partie plus industrielle et de l’autre une partie plus académique. L’ensemble des travaux a permis de fournir à l’entreprise Faurecia des compétences scientifiques de pointe sur les aciers frittés utilisés dans leurs produits. A l’aide d’une caractérisation structurale globale, des critères de choix des matériaux frittés ont été révélés et un protocole de caractérisation défini. Ces travaux constituent également un support académique pour mieux appréhender la relation entre la microstructure et le dommage en traction ainsi que pour déterminer l’origine de la rupture et de la déformation dans les aciers frittés.

Titre traduit

Evolution of damage in sinter-hardened steels for applications in automotive industry : optimization of the process and of the mechanical behavior

Résumé

The goal of this PhD is to understand damage and fracture mechanisms in sinter-hardened steels for applications in automotive industry. Their martensito-bainitic structure gives them high mechanical properties in static loading such as compression or contact. However, the huge amount of surface porosity leads to anomalies in the behavior. In order to anticipate the degradation of sintered parts and to predict their durability, it is necessary to better grasp damage mechanisms leading to the deterioration of these materials. This PhD is divided into two main axes: one part is more industrial and the other more academic. All this work has provided the company Faurecia advanced scientific expertise on sintered steels used in their products. Thanks to a global structural characterization, selection criteria for sintered materials have been revealed and a characterization protocol defined. Those studies also constitute an academic support for the comprehension of the relation between microstructure and damage in tension as well as the determination of the origin of the fracture and of the strain in sintered steels.