The phases obtained in copper aluminium bronze alloy (Cu-10wt.%Al-2wt.%Fe) cast into a permanent mould were investigated. The parameters examined were the thickness of the graphite coating of the mould and its pre-heated temperature. The phases α and γ2 were detected as well as the metastable phases β′ and γ′. The intermetallics of the Fe-Al system were obtained in various stoichiometric compositions. The different cooling rates of the casting led to two mechanisms of transformation into α-phase grains out of the unstable β-phase, one being nucleation and growth producing needle-shaped grains, the other exhibiting a massive transformation into spherical grains.

Ce travail est dédié à l’étude de l’endommagement en fatigue polycyclique sous sollicitations multiaxiales de matériaux métalliques, suivant deux objectifs. Le premier est la caractérisation expérimentale de cet endommagement, pour des sollicitations simples (traction et torsion), mais également pour des blocs de sollicitations différentes. Le second objectif est la modélisation des phénomènes observés incluant l’usage de la mécanique de l’endommagement.

Cette modélisation est établie dans un cadre thermodynamique, suivant une description mésoscopique de la plasticité cyclique, avec un couplage fort des variables décrivant le dommage cristallin. La version isotrope présentée ici utilise deux variables distinctes pour décrire l’endommagement du cristal. La première variable permet de considérer les effets de la dégradation du cristal sur ses propriétés plastiques, alors que la seconde est une mesure équivalente de l’usure du cristal. L’évolution relative de ces deux variables dépend en premier lieu de la part hydrostatique du tenseur mésoscopique des contraintes.

Dans le domaine de la construction navale, le soudage est l’un des procédés les plus largement utilisés dans la réalisation d’éléments structuraux. Les discontinuités géométriques, qui existent au niveau des cordons de soudure, entraînent l’apparition de zones de concentration de contrainte. En service, une telle structure subit des chargements cycliques complexes et variables. Ainsi, ces zones de concentration de contrainte sont souvent le siège d’un endommagement par fatigue. Lors d’une précédente étude [1], une méthode de prévision de la durée de vie en fatigue, appliquée à des tôles soudées bout-à-bout, a été développée et une bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et numériques a été observée. Le travail en cours porte sur l’extension de la démarche aux joints cruciformes et à des panneaux raidis représentatifs d’applications industrielles. La méthode de calcul de la durée de vie se scinde en deux étapes. Dans un premier temps, un calcul de structure est réalisé afin de déterminer le comportement cyclique de l’assemblage. Dans le cas d’une adaptation élastique, un post-traitement des résultats est proposé pour prédire l’amorçage d’une fissure de fatigue. L’ensemble de la méthode nécessite la connaissance du comportement cyclique et les propriétés à la fatigue des différents métaux en présence (métal de base, zone affectée thermiquement et métal fondu).

The mechanical properties of a CuCr1Zr alloy were measured with the help of a Gleeble 3500 machine at temperatures ranging from 250 °C to 1000 °C. Some tensile tests were also performed at 20 °C. The measured data were first used to determine the thermal linear coefficient at different temperatures. The measured curves were then simulated with an elasto-visco-plastic constitutive model assuming that the material behaviour was isotropic. This law requires the knowledge of temperature dependent parameters that were determined by inverse method. This work represents a part of a PhD study on hot tearing susceptibility during welding.

The recent decrease in Blast Furnace production as well as changes in raw materials and process conditions has produced an increase in the silicon and phosphorus contents in hot metal. This situation increases the probability of slopping and fume emissions during converter blowing because of the large volume of highly viscous slag. To carry out the silicon oxidation and dephosphorization steps, a double slag practice has to be used. The first slag is rich in silicon and phosphorus and has a low basicity. The first slag is removed. Then the second slag is formed; this low-viscosity slag is subject to the strong agitation created by a high decarburization rate. The second slag is characterized by higher CaO and phosphorus contents. These conditions yield a better dephosphorization at the end of the blow. In order to implement the double slag practice, the converter control system was modified. The changes included the design of the lance blowing pattern, the flux additions, the static control, and the logic of the gas collection and cleaning system. For a silicon content larger than 0.60% in the hot metal, the results show a significant reduction in the fume emissions and in slopping, a lower flux consumption, and open up the possibility of working with iron ore with higher phosphorus content.

Les alliages biphasés α2/γ de base TiAl sont des candidats prometteurs pour des applications à hautes températures dans les domaines de l’aéronautiques. Leur développement reste limité du fait de la faible robustesse de la réponse aux traitements thermiques en particulier en présence de macroségrégation ou de la réactivité à haute température, limitant la surchauffe du métal liquide et donc la coulabilité de ces alliages. Les procédés de coulée centrifuge permettent un remplissage des moules à grande vitesse ce qui permet de pallier la faible coulabilité. La caractérisation de ce procédé passe par une meilleure compréhension de la formation des macroségrégations en présence de force centrifuge. Dans cette étude nous présentons les résultats de modélisation de macroségrégation prenant en compte la force centrifuge et le mouvement des grains pour un alliage de base Ti-Al-Nb.

L’évolution des teneurs en CO et CO2 dans les gaz à la sortie d’un convertisseur industriel présente un comportement reproductible, qui reflète la décarburation du bain métallique. Malgré les limitations présentes dans les équipements de mesure installés au convertisseur de Siderar – analyse des gaz seulement et pas de mesure de débit des gaz produits – il a été possible de mettre en place une méthode permettant d’estimer la teneur en carbone de l’acier à la fin du soufflage d’oxygène. Il a été déterminé que le temps écoulé entre le moment où le maximum de la courbe de teneur en CO2 apparaît, quelques minutes avant la fin du soufflage, et le moment de l’arrêt du soufflage est la variable qui permet d’estimer au mieux la teneur en carbone de l’acier. La méthode développée permet d’améliorer de façon significative la précision d’obtention de la teneur en carbone d’arrêt par rapport aux pratiques conventionnelles. Les analyses réalisées ont montré que parmi les variables évaluées, celle-ci est la plus robuste car elle est peu sensible à l’influence des paramètres qui affectent les entrées d’air dans le système et qui ont une influence directe sur les analyses du gaz. Afin de mettre en œuvre cette méthode en tant qu’outil de contrôle de process en temps réel, il a été développé un système expert qui analyse point par point l’évolution de l’analyse des gaz du convertisseur, détecte le maximum de CO2 et envoie un signal au PLC pour remonter la lance de soufflage d’oxygène au moment voulu pour obtenir la teneur en carbone visée.

PVD ZnCr coatings exhibit different metastable crystal structures δ, ζ, Γ depending on the Cr content and the deposition conditions. Here we describe the different mechanical and electrochemical properties of these phases. We show that by introducing an appropriate Cr concentration profile it is possible to produce a ZnCr coating with a thin Γ-phase interface layer optimized for substrate adhesion and a δ-phase matrix with a strong basal texture which possesses excellent cold forming properties. This alloy coating is tailored so that the application of a short low temperature annealing step after forming, such as an automotive paint bake hardening treatment, transforms the textured δ-phase into a nanocrystalline ı-phase with no marked texture. The latter microstructure provides significantly improved primary corrosion protection.

Les matériaux de fonderie, du fait de leur procédé d’obtention, présentent une population de défauts initiaux qui joue un rôle primordial sur leur comportement en fatigue. Dans ce travail, on propose de prendre en compte, dans un modèle de fatigue ad hoc, ces défauts de manière indirecte, i.e., sans les caractériser géométriquement. Cette approche est ensuite utilisée pour prévoir la tenue à la fatigue d’une structure obtenue par fonderie : une hélice marine.

A thermal fatigue test (INTHERPOL) was developed by EDF in order to study the initiation of cracks. These tests are carried out on tubular specimens under various thermal loadings and surface finish qualities in order to give an account of these parameters on crack initiation. The main topic of this study is to test the sensitivity of different fatigue criteria to surface conditions using a micro/macro modelling approach. Therefore a 304L polycrystalline aggregate, used for cyclic plasticity based FE modelling, have been considered as a Representative Volume Element located at the surface and subsurface of the test tube. This aggregate has been cyclically strained according to the results issued from FE simulation of INTHERPOL thermal fatigue experiment. Different surface parameters have been numerically simulated: effects of local microstructure and of grains orientation, effects of machining: metallurgical prehardening, residual stress gradient, and surface roughness. Three different fatigue criteria (Manson Coffin, Fatemi Socie and dissipated energy types), previously fitted at a macroscale for thermal fatigue of 304L, have been computed at a meso scale, in order to show the surface “hot spots” features and test the sensitivity of these three criteria to different surface conditions. Results show that grain orientation and neighbouring play an important role on the location of hot spots, and also that the positive effect of prestraining and the negative effect of roughness on fatigue life are not all similarly predicted by these different fatigue criteria.