Modélisation par éléments finis du soudage des aciers 13Cr-4Ni en présence de transformations de phases

Résumé

Ce document traite de la simulation du procédé de soudage dans les aciers inoxydables martensitiques 13Cr-4Ni (CA6NM) en intégrant les transformations de phases. Ces transformations doivent être prises en compte lors de la simulation des aciers 13Cr-4Ni utilisés dans la fabrication des turbines, car ces matériaux subissent des transitions de phases austénitique et martensitique et présentent un phénomène de plasticité induite par la transformation. Les travaux traitent de la caractérisation des propriétés thermophysiques et mécaniques de l’acier S41500 et du métal d’apport E410NiMo. Ces caractérisations interviennent à plusieurs niveaux. D’abord elles sont nécessaires pour alimenter le logiciel de simulation avec les propriétés des matériaux. Elles sont également utilisées, en particulier les essais dilatométriques, pour déterminer les paramètres des matériaux nécessaires à la modélisation des cinétiques des transformations de phases lors du soudage. À cet effet, l’utilisation d’un dilatomètre de trempe permet d’obtenir des historiques thermiques semblables à ceux rencontrés lors du soudage. Les essais dilatométriques sont utilisés pour calibrer les modèles de transformation de phases diffusives de type JMAK et displacives de type Koistinen-Marburger. La mesure dilatométrique est aussi utilisée pour caractériser la plasticité de transformation. Une configuration particulière du dilatomètre de trempe permet la mesure de la déformation durant la transformation martensitique sous l’application d’une contrainte. L’algorithme de simulation intégrant ces phénomènes des matériaux est présenté. L’expression du module tangent nécessaire à l’évaluation de la consolidation du matériau lors des transformations de phases est développée. La simulation thermique du soudage d’une plaque instrumentée de thermocouples, permettant le calcul précis des distributions de chaleur et l’évolution des fractions transformées en tout point du modèle est présentée. Les mesures expérimentales nécessaires pour la validation sont présentées.

Date	12 janv. 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Henri Champliaud (Directeur(-trice)) & Jacques Lanteigne (Codirecteur(-trice))