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23 nov
23/11/2020 10:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Flore VILLARET

Développement d’une jonction austéno-martensitique à gradient de composition chimique par fabrication additive

Doctorante : Flore VILLARET

Laboratoire INSA : Mateis

Ecole doctorale :  ED34 : Matériaux de Lyon

Ces travaux de thèse concernent la problématique des liaisons bimétalliques acier austénitique/acier martensitique. Cette action de recherche se focalise sur une liaison acier austénitique 316L (X2CrNiMo 18-12-02) / acier martensitique Fe-9Cr-1Mo (X10CrMo9-1). L’objectif est de comprendre la problématique métallurgique liée à l’assemblage de ces deux types de nuances et d’évaluer les possibilités de réaliser par métallurgie des poudres et par fabrication additive des transitions aciers austénitiques/aciers martensitiques. Une soudure obtenue par faisceau d’électrons sert de liaison de référence pour cette étude qui se focalise sur l’intérêt de la métallurgie des poudres pour réaliser une transition entre deux aciers. Des matériaux à gradient de composition chimique ont été consolidés par CIC (Compaction Isostatique à Chaud) et par SPS (Spark Plasma Sintering) et montrent de très bonnes propriétés mécaniques et une excellente jonction entre les deux types de nuances. Par fabrication additive (DED-LB, Laser Beam Direct Energy Deposition ou PBF-LB, Laser Beam Powder Bead Fusion), nous obtenons aussi de très bonnes liaisons entre les deux aciers mais les microstructures sont beaucoup plus complexes. On observe curieusement que plus la vitesse de refroidissement du procédé est importante et plus la présence de ferrite dans  l’acier martensitique est importante. Différents calculs basés sur la germination et la croissance de la phase austénitique ont permis de proposer un scénario cohérent pour expliquer les fractions de phases présentes dans les matériaux. La zone de transition entre les deux aciers présente, elle, de fortes variations de duretés. Ces variations sont expliquées par les changements de composition chimique, entrainant des modifications dans les températures de changement de phases, et les cycles thermiques particuliers vus lors de la fabrication. D’un point de vue technologique, les matériaux obtenus par fabrication additive présentent en traction des performances très semblables à ce que l’on obtient par soudage par faisceau d’électrons. Il est montré que la fabrication additive permet aussi de piloter le gradient de composition entre un acier martensitique et un acier austénitique.