Caractéristique des contraintes d'écoulement et des cinétiques de transformation durant un forgeage libre de lingots d'aciers de grande taille

Résumé

L’acier AISI 4330, initialement développé pour l’industrie aéronautique, est depuis peu grandement utilisé pour l’extraction de sables bitumineux. Sa teneur accrue en nickel lui confère de très bonnes caractéristiques mécaniques ainsi qu’une meilleure résistance à la corrosion, en comparaison à des nuances équivalentes dépourvues de cet élément chimique. Son forgeage reste néanmoins plus délicat et des problèmes de fissuration à chaud apparaissent fréquemment. Sa mise en forme consiste en une coulée en lingotière suivie d’un forgeage en matrice ouverte puis de plusieurs étapes de conditionnement. Les cas de fissuration recensés apparaissent essentiellement lors du refroidissement après forgeage. Les premières investigations menées permettent d’éliminer la thèse de fissuration par présence de secondes phases. En effet, il a été démontré que la propreté chimique de l’acier étudié est excellente, comparativement à d’autres nuances industrielles de même gamme de composition. Cependant, il apparaît que la composition chimique d’un acier peut grandement influencer son comportement mécanique lors d’une déformation. Or, l’occurrence des fissures lors du refroidissement de l’acier indiquent que les mécanismes qui gouvernent leur apparition sont d’ordres thermiques et mécaniques. Cependant, la littérature contient peu d’informations quant aux caractéristiques mécaniques à chaud de l’acier AISI 4330, ainsi que sur l’influence du nickel sur le forgeage à chaud en matrice ouverte et les phénomènes dynamiques apparaissant lors de cette étape de mise en forme. Dès lors, les objectifs principaux de cette étude sont interconnectés : - Identifier la réponse mécanique à une sollicitation thermomécanique de l’acier AISI 4330. - Caractériser l’influence du nickel sur ce comportement à chaud. - Identifier la ou les causes de fissuration de l’acier AISI 4330 lors de son forgeage en matrice ouverte. À partir de données du partenaire industriel, il a été possible de recréer les conditions de forgeage de l’acier par le biais d’essais de compression à chaud réalisés sur Gleeble-3800. Les résultats de ces simulations ont permis de déterminer les équations constitutives de l’acier AISI 4330, d’en déduire ses lois d’adoucissement et sa sensibilité au forgeage à l’aide de plusieurs modèles physiques largement utilisés dans la littérature pour des aciers similaires. Des études comparatives ont rendu possible l’identification de l’influence du nickel sur plusieurs paramètres liés au forgeage et aux phénomènes dynamiques apparaissant lors d’une déformation à chaud. De ces données ont pu être extraites des informations quant au phénomène de fissuration à chaud de l’acier AISI 4330.

Date	10 févr. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Mohammad Jahazi (Directeur(-trice))