Soutenance de thèse : Hicham LBERNI

Évaluation non destructive des aciers fortement cémentés à l'aide de la perméabilité magnétique incrémentielle à basse fréquence et de la modélisation FEM multiphysique

Doctorant : Hicham LBERNI 

Laboratoire INSA :  LGEF - Laboratoire de Génie Électrique et Ferroélectricité

École doctorale : n°160 EEA - Electronique, Electrotechnique, Automatique de Lyon

Cette thèse porte sur l'évaluation non destructive de la profondeur de cémentation dans des aciers Ni-Cr (18NiCr5-4, 16NiCrMo13) par la perméabilité magnétique incrémentale basse fréquence (LF-MIP) couplée à une modélisation électromagnétique 3D. L'objectif est de relier de façon quantitative les signatures LF-MIP (« boucles papillon») aux profils de dureté issus de la cémentation et de la trempe. Deux rôles d'échantillons structurent l'étude. (i) Les états Virgin (non cémenté) et Saturated (cémenté à saturation) servent d'extrémités de référence pour encadrer le comportement magnétique et l'enveloppe de réponse. (ii) Les états Medium, Deep, Very-Deep (et, pour la seconde stratégie, Ultra-Deep) constituent le groupe de validation utilisé pour tester la capacité de reconstruction. Les références métallurgiques indépendantes combinent micro­ dureté en profondeur, profils de carbone (WDS/LIBS) et austénite résiduelle (EDXRD en surface). La modélisation est mobilisée de deux façons complémentaires: 1) Identification du comportement: à partir des boucles LF-MIP mesurées sur les échantillons de référence, nous déterminons des lois µr(H) (dépendantes du biais) et des profils de propriétés cohérents (µ, cr) qui bornent la réponse magnétique attendue. 2) Modèle direct (forward) : en régime magneto-quasi-statique (formulation A-q>), ces propriétés alimentent un EF 3D pour calculer l'impédance de la bobine sous polarisation. On établit alors des cartes de référence impédance-biais-profondeur qui servent de base à la reconstruction inverse des profils de dureté. Les mesures (géométries plane et cylindrique) montrent que la largeur, la hauteur et la trajectoire des boucles LF-MIP varient de façon systématique avec la profondeur de couche. Le calage du modèle sur les références, puis l'appariement mesure-carte sur le jeu de validation, permettent d'estimer la profondeur efficace de cémentation et le profil de dureté avec une bonne concordance vis-à-vis des mesures métallurgiques. L'ensemble démontre que la LF-MIP, adossée à un cadre EF 3D et à une structuration références/validation, fournit une voie non destructive robuste pour les cas profonds en milieu industriel.