Relations entre microstructure, résistance mécanique, mécanismes de rupture et ténacité d’aciers à très haute résistance

Le projet consistera, sur un nombre réduit de matériaux d’intérêt industriel, obtenus éventuellement via des procédés différents, à caractériser leur microstructure, leurs propriétés mécaniques et à faire le lien entre les deux via une expertise détaillée des éprouvettes d’essais mécaniques. On combinera donc essais mécaniques (ténacité à Mines Paris, résilience à l’IMT Mines Albi-ICA), caractérisations microstructurales par microscopie électronique (Mines Paris et IMT Mines Albi-ICA) et examens de fractographies et de coupes (Mines Paris). Un modèle de rupture ductile pourra être utilisé pour vérifier les interprétations proposées.

Plus précisément, le projet ciblera une nuance d’acier maraging. Des contacts sont établis avec un élaborateur industriel (Aubert et Duval) pour les sélections de la composition chimique et d’un traitement thermique de référence. Sur cette nuance, on mènera des traitements thermiques pour faire varier la microstructure de manière contrôlée, notamment en explorant des traitements interrompus qui ne sont pas pratiqués en R&D par les élaborateurs. On caractérisera finement cette microstructure (notamment en microscopie électronique et par des demandes ciblées de temps de faisceau sur grands instruments, notamment en diffusion de neutrons aux petits angles), en s’appuyant sur la solide expérience de l’ICA dans ce domaine.

On explorera également finement les mécanismes d’endommagement et de déclenchement de la rupture, en lien avec la microstructure, par l’expertise fine d’éprouvettes testées mécaniquement. Ce type d’expertise s’appuiera sur la longue expérience du CMAT, pour la rupture ductile comme pour la rupture fragile.

En fonction des résultats trouvés une modélisation par approche locale de la rupture pourra être mise en œuvre pour quantifier les liens entre microstructure et tenue à la rupture.