Propriétés métallurgiques et mécaniques de nouvelles nuances d’aciers nano-renforcées à changement de phases comportant de la ferrite non transformée - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Metallurgical and mechanical properties of new ODS steel grades with phase transformation and containing untransformed ferrite

Propriétés métallurgiques et mécaniques de nouvelles nuances d’aciers nano-renforcées à changement de phases comportant de la ferrite non transformée

Résumé

Oxide dispersion strengthened (ODS) steels are considered as advanced core materials for future generation IV reactors. The martensitic ODS steels considered in this study exhibit a specific ferritic phase preserved at high temperature far beyond the phase transformation. This ferritic phase, not predicted, by thermodynamic equilibrium calculations is named Untransformed Ferrite. This untransformed ferrite is expected, according to bibliography, to improve mechanical properties, especially under creep load, conferring to those martensitic grades properties close to the purely ferritic ones. Martensitic grades are renowned, thanks to the phase transformation, to be easier to cold forming. Therefore, these new materials could combine the benefits of martensitic and ferritic ODS steels grades. This study highlights, by in situ XRD, the Untransformed Ferrite at 1050°C in martensitic grades with variable chromium contents from 9 wt% to 12 wt%. Those grades are characterized by several experimental methods (dilatometry, DSC, EBSD, nanoindentation) in order to determine the fraction of untransformed ferrite. The untransformed ferrite stability is then studied regarding the manufacturing route and the applied heat and mechanical treatment. These particular ODS grades are also studied under thermal creep, close to operational conditions in reactors, and compared to similar reference grades. Finally, a sheet rolling sequence demonstration prospects their ability to cold deformation and recovery. All this study results are discussed considering both the nano-sized particles distribution (measured by SAXS), the microstructure and the chemical composition at different scales.
Pour fournir des matériaux de cœur plus tolérants à l’irradiation pour les futurs réacteurs de la génération IV, les aciers renforcés par une dispersion d’oxydes (ODS) sont étudiés. Les aciers ODS martensitiques, étudiés ici, possèdent la particularité de conserver à haute température une phase ferritique, au-delà du changement de phases. Cette phase ferritique non prévue par les calculs d’équilibres thermodynamiques est qualifiée de Ferrite Non Transformée. Elle est réputée, selon la bibliographie, améliorer les propriétés en fluage pour les rapprocher de celle des nuances purement ferritiques. Les aciers martensitiques étant plus aisés à mettre en forme, grâce au changement de phases, ces nouveaux matériaux pourraient allier les bénéfices des aciers ODS martensitiques et ferritiques. Cette étude révèle, par DRX in situ, de la ferrite non transformée à 1050°C dans différentes nuances martensitiques à teneur en chrome variable de 9%m à 12%m. Ces nuances sont caractérisées par différentes méthodes (dilatométrie, DSC, EBSD, nanoindentation) qui permettent de déterminer leurs fractions de ferrite non transformée. La stabilité de cette phase est étudiée en fonction de la voie d’élaboration mais aussi sous différentes sollicitations thermiques et mécaniques. Les nuances ainsi caractérisées sont éprouvées en fluage thermique, dans des conditions proches du service en réacteurs, et comparées aux nuances similaires de référence. Enfin, leurs aptitudes à la mise en forme à froid sont évaluées par une déformation par laminage plan. L’ensemble des résultats sont discutés en considérant la distribution de la nano-précipitation caractérisée par DXPA, la microstructure et la composition chimique à différentes échelles.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03519627 , version 1 (10-01-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03519627 , version 1

Citer

Anthony Durand. Propriétés métallurgiques et mécaniques de nouvelles nuances d’aciers nano-renforcées à changement de phases comportant de la ferrite non transformée. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université Paris-Saclay, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UPASF047⟩. ⟨tel-03519627⟩
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