Design and development of complex phase steels with improved combination of strength and stretch-flangeability

This study presents the design and development of a hot-rolled bainitic steel, presenting a good combination of strength and stretch-flangeability, for automotive applications. Ti, Nb, and Mo were added in the steel composition in order to control austenite grain sizes, enhance precipitation hardening, and promote the formation of bainite. This study focuses on the effect of process parameters on final microstructures and mechanical properties. These parameters are the finishing rolling temperature, which conditions the austenite microstructure before its decomposition, and the coiling temperature, which conditions the nature and morphology of the ferritic phases transformed. A preliminary study allowed to determine the austenite grain growth behavior during reheating, the recrystallization kinetics, and the continuous cooling transformation curves of the studied steel. Then, a first set of parameters was tested at a semi-industrial scale, which confirmed that the best elongation properties were obtained for homogeneous bainitic lath/granular microstructures, that can be produced by choosing a coiling temperature of 500 °C . When choosing those parameters for the final industrial trial, the microstructure obtained consisted of a homogeneous lath/granular bainite mixture that presented a Ultimate Tensile Strength of 830 MPa and a Hole Expansion Ratio exceeding 70%.Peer ReviewedPostprint (published version

Nano-twinned steel exhibits high mechanical properties obtained through ultra-rapid heat treatment

International audienceUltra-rapid heat treatment was performed on cold rolled high manganese TWIP steel. This process obtains very high mechanical strength and good ductility through the recovery of dislocations, whereas the twins introduced during the cold rolling remain thin and stable. The maximal temperature to retain high yield strength is shown to be around 615 degrees C, where the first recrystallized grains appear. This heat treatment is found to provide reproducible properties across a wide temperature range and could thus open new perspectives for this type of steel. Finally, a physically based model is used to predict the yield strength resulting from ultra-rapid heat treatments

Comportement mécanique d un nouvel acier TWIP à haute teneur en manganèse pour l automobile en présence de zinc liquide

Les aciers TWIP (TWinning Induced Plasticity) à haute teneur en manganèse sont particulièrement prometteurs pour les applications automobiles de par leur excellent compromis entre résistance mécanique et ductilité. Cependant, la microstructure austénitique leur confère une sensibilité à la fragilisation par le zinc liquide durant les procédés de soudage ; le zinc liquide provenant de la fusion du revêtement résultant de l élévation de température à la surface de l acier. Dans cette étude, la fissuration d un acier austénitique à haute teneur en manganèse a été étudiée en rapport avec le phénomène de fragilisation par les métaux liquides par des essais de traction à chaud réalisés sur des éprouvettes électrozinguées au moyen d un simulateur thermomécanique Gleeble 3500. L influence de nombreux paramètres tels que la température et la vitesse de déformation sur la fissuration a été étudiée. La fragilisation apparaît dans un domaine de température limité qui dépend des conditions expérimentales. Les conditions pour lesquelles la fissuration apparaît peuvent être rencontrées durant les procédés de soudage. L existence d une contrainte critique pour laquelle la fissuration apparait a été mise en évidence et celle-ci peut être utilisée comme critère de fissuration. Enfin, l étude de l influence de différents paramètres tels que le temps de contact entre l acier et le zinc liquide avant l application des contraintes, le revêtement et l acier sur l apparition de la fragilisation apporte des éléments de compréhension du mécanisme de fissuration et permet de proposer des solutions pour éviter la fissuration durant le soudage par point de l acier étudié.High manganese TWIP (TWinning Induced Plasticity) steels are particularly attractive for automotive applications because of their exceptional properties of strength combined with an excellent ductility. However, as austenitic steels, they appear to be sensitive to liquid zinc embrittlement during welding, the liquid zinc arising from the melted coating due to the high temperatures reached during the welding process. In this framework, the cracking behaviour of a high manganese austenitic steel has been investigated in relation to the liquid metal embrittlement (LME) phenomenon by hot tensile tests carried out on electro-galvanized specimens using a Gleeble 3500 thermomechanical simulator. The influence of different parameters such as temperature and strain rate on cracking behaviour has been studied. Embrittlement appears within a limited range of temperature depending on experimental conditions. Conditions for which cracking occurs could be experienced during welding processes. The existence of a critical stress above which cracking appears has been evidenced and this critical stress can be used as a cracking criterion. Finally, the study of the influence of different parameters such as time of contact between steel and liquid zinc before stress application, coating and steel on LME occurrence provides understanding elements of LME mechanism and permits to suggest solutions for preventing cracking during spot welding of such steels.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocVILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

Microstructure et fissuration à chaud lors du soudage laser d'alliages d'aluminium 6000

L'utilisation du procédé de soudage laser est en rapide augmentation du fait du gain de productivité qu'il permet. Cependant, lorsqu'il s'agit d'alliages d'aluminium, la présence de défauts de solidification (porosités, fissuration à chaud) limite son développement. Lors de cette étude, nous avons étudié la fissuration à chaud en soudage. Une étude de la microstructure a été menée et de nombreux essais de soudage ont été réalisés afin de connaître les paramètres clés contrôlant l'apparition de ce défaut. Ces paramètres ont ensuite été étudiés de manière indépendante grâce au développement d'essais de traction à l'état pâteux. Ces essais ont tout d'abord été réalisés d manière isotherme afin d'en déduire d'une part le comportement du semi solide dans des conditions simples et d'autre part une loi rhéologique en traction. Puis des essais non isothermes avec une forte vitesse de refroidissement ont permis d'obseNer le comportemer à l'état pâteux dans des conditions proches de celles pour lesquelles le phénomène de fissuration à chaud se produit. Ces résultats fournissent des pistes pour un critère de rupture de films liquides applicable au soudage et une loi rhéologique intégrable à une simulatio du soudage. Enfin, nous avons également montré que la composition de la zone fondue de soudures influait sur les propriétés mécaniques globales d'une soudure en fonction de la susceptibilité à la localisation de la déformation plastique.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Fragilisation par le zinc liquide des aciers haute résistance pour l'automobile Liquid zinc embrittlement of high strength automotive steels

Cette étude présente les investigations menées sur la fragilisation par le zinc liquide d'un acier électro-zingué. La caractérisation mécanique par essais de traction à haute température montre un important puits de ductilité entre environ 700 ∘C et environ 950 ∘C. L'observation au MEB des éprouvettes de traction indique que, dans la gamme de température observée pour laquelle il y a fragilisation, on a mouillage intergranulaire des joints de grains de l'acier à l'interface acier/revêtement par des films de Zn. La corrélation entre mouillage intergranulaire thermiquement activé d'une part, et propagation de fissure lors du chargement d'autre part, est discutée. This study deals with liquid zinc embrittlement for electro-galvanized steel. Mechanical characterization by high temperature tensile tests shows a drastic loss of ductility between 700 ∘C and 950 ∘C. SEM investigations show that steel grain boundaries under the steel/coating interface are penetrated by a liquid Zn channel, only in the temperature range of embrittlement. A correlation can be drawn between i) thermal activated-grain boundary wetting and ii) crack propagation in presence of external stress

Mécanismes de fissuration des alliages d'aluminium brasés utilisés pour la fabrication d'échangeurs thermiques dans l'automobile

La plupart des échangeurs thermiques automobiles sont fabriqués à partir de tôles d'aluminium brasées dont l'épaisseur a été constamment réduite au cours des dernières années à cause de contraintes économiques et environnementales. Dans le même temps, les contraintes subies par les échangeurs thermiques ont également augmenté ce qui a accrue le risque de défaillance par fatigue mécanique, en particulier au niveau des tubes. Dans cette étude, une caractérisation détaillée des mécanismes d'endommagement cyclique à l'?uvre dans les radiateurs de refroidissements automobiles a été effectuée dans le but d'améliorer leur fiabilité. La matière standard utilisée pour la fabrication des échangeurs, utilisée comme référence dans ce travail, consiste en une plaque très fin

Thermo-Mechanical Simulation of Self-Heating of a High-Power Diode Made of Ti3SiC2 (MAX) Phase-on-4H-SiC Substrate

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