Evolutions microstructurales au cours du laminage à chaud d’aciers bas carbone microalliés

Abstract

There are nowadays major driving forces for the development of Advanced High Strength steels presenting enhanced formability properties for automotive applications. This PhD-work is part of a research project that aims at producing complex phase (CP) steels by hot rolling, seeking for an enhanced combination of strength and stretch flangeability. Thus, this PhD-work focused on the description and the understanding of the microstructural evolutions during the various steps of the hot rolling process of low carbon microalloyed steels. First, the evolution of the precipitation state and austenite grain sizes during the reheating stage of hot rolling were studied. A precipitation model was developed and coupled to a simple grain growth model based on Zener pinning to describe microstructural evolutions that occurs during reheating. Then, the microstructural evolutions occurring after the hot rolling deformation passes were analyzed. The kinetics of austenite recrystallization and strain-induced precipitation were determined by stress relaxation and direct microstructural observations. Models were also developed for describing these microstructural evolutions. A final chapter focused on establishing the relationships between the hot rolling parameters, the microstructures, and the mechanical properties obtained. The phase transformation during continuous cooling was established, including the effect of austenite deformation. Then, six different hot rolling processes were applied, and the resulting microstructures and mechanical properties were extensively characterized. This PhD-work provided a better understanding of the microstructural evolutions taking place during hot rolling and of the resulting microstructures and mechanical properties. The modeling work presented could extended to the study of other alloys. Several strategies for improving the combination of strength and stretch flangeability were proposed.Il existe actuellement une dynamique de développement d’aciers à très haute résistance, destinés à l’industrie automobile, et présentant des propriétés de formabilité améliorées. Ces travaux font partie d'un projet de recherche qui vise à produire des aciers à phase complexe (CP) par laminage à chaud, en recherchant une combinaison améliorée de résistance et d’aptitude à l’étirement des bordures. Ainsi, ces travaux ont porté sur la description et la compréhension des évolutions de la microstructure au cours des différentes étapes du laminage à chaud d’aciers microalliés à faible teneur en carbone. Dans un premier temps, l’évolution de l’état de précipitation et de la taille des grains austénitiques au cours du réchauffage des brames ont été étudiés. Un modèle de précipitation a été développé et couplé à un modèle de croissance de grain simple basé sur l'épinglage Zener pour décrire les évolutions de la microstructure qui se produisent pendant le réchauffage. Ensuite, les évolutions microstructurales prenant places après la déformation à chaud lors du laminage ont été analysées. Les cinétiques de recristallisation de l'austénite et de la précipitation induite par déformation ont été étudiées par des essais de relaxation de contraintes couplées à observations directes de la microstructure. Des modèles ont également été développés pour décrire ces évolutions microstructurales. Un dernier chapitre a été consacré à l'établissement des relations entre les paramètres de laminage à chaud, les microstructures et les propriétés mécaniques obtenues. Les transformations de phase au cours de refroidissements continus ont été établis, en prenant en compte l’effet de la déformation de l’austénite. Ensuite, six procédés différents de laminage à chaud différents ont été appliqués et les microstructures et propriétés mécaniques résultantes ont été caractérisées de manière détaillée. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre les évolutions de la microstructure se produisant lors du laminage à chaud, ainsi que les microstructures et les propriétés mécaniques qui en résultent. Les travaux de modélisation présentés pourraient s’étendre à l’étude d’autres alliages. Plusieurs stratégies visant à améliorer la combinaison de résistance et d’aptitude à l’étirement des bordures ont été proposées