Investigation of bainitic phase transformation and phase evolution during tempering of high strength medium carbon steels

Résumé

Dans cette étude, la transformation de phase bainitique dans un acier faiblement allié à teneur moyenne en carbone a été étudiée, suivie d’un traitement de revenu. L’accent a été mis sur le procédé de fabrication de gros blocs d’acier, tant du point de vue industriel que scientifique. La transformation bainitique a été examinée à la fois en conditions de refroidissement continu et d’austempering. Pour la fabrication de petits blocs d'acier, le refroidissement continu suivi d'un double revenu a été remplacé par le procédé conventionnel d'austempérage suivi d'un seul cycle de revenu. Les résultats expérimentaux obtenus à la fois à l’échelle du laboratoire et lors d’essais industriels ont démontré le succès de cette nouvelle approche. L’austempering a été étudié dans une plage de températures allant de 380 à 450 °C, et les microstructures obtenues ont été caractérisées en termes de fractions volumiques des phases, de caractéristiques des phases individuelles, ainsi que de dureté globale et locale. Dans le cas de la transformation bainitique sous refroidissement continu, l’effet de la taille des grains d’austénite initiale lors d’un refroidissement lent a été étudié. Dans ces conditions, une transformation en plusieurs étapes a été observée. Lors de la première étape, une bainite à la fois granulaire et en plaques s’est formée, suivie d’une seconde étape impliquant la formation de martensite accompagnée d’un auto-revenu ainsi que du revenu de la bainite. Les différences significatives de fraction volumique des phases ont été attribuées à l’austénite retenue, dont la fraction a augmenté de 10 % à 24,6 % lorsque la taille des grains d’austénite initiale passait de 100 à 300 μm. L’influence de l’hétérogénéité thermique au cours du traitement de revenu a été étudiée dans des blocs d’acier de grande épaisseur. Les variations du temps nécessaire pour atteindre la température de revenu cible ont engendré des différences significatives tant au niveau de la microstructure que de la dureté. Par ailleurs, les résultats mettent en évidence une influence marquée du temps de revenu sur la diminution de la fraction de joints de grains à faible désorientation, ce qui suggère que ce mécanisme constitue un processus prépondérant lors du revenu dans cette classe d’aciers. De plus, les carbures ont montré une résistance notable au grossissement, même après 14 heures de revenu. Les résultats de cette étude mettent en évidence l’influence significative de la température d’austempérage sur les transformations de phase bainitique, ainsi que l’effet de la taille des grains d’austénite initiale sur la transformation de phase lors du refroidissement continu. De plus, ils soulignent l’impact de l’hétérogénéité thermique lors du revenu de sections épaisses sur l’évolution de la microstructure.

Date	20 août 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Mohammad Jahazi (Directeur(-trice)) & Carlos Garcia-Mateo (Codirecteur(-trice))