ALS - Magazine 6 - Septembre 2017

20 / ALS Mag mation d’un monocristal de magnésium peut atteindre 100%. Dépasser cette limite impose de comprendre les mécanismes de déformation plastique activés dans le magnésium. Cela ne peut se faire sans recourir à un dialogue fort entre analyse expérimentale et simulation numérique afin d’étudier les deux mécanismes de déformation qui s’activent simultanément et interagissent, le glissement plastique par mouvement de dislocations et le maclage. Les observations microstructurales montrent que ce maclage se réalise à différentes échelles avec la formation de macles primaires elles-mêmes maclées (Figure 3). Une collaboration entre chercheurs messins a permis de relever ce défi en étudiant et en modélisant aux échelles appropriées les mécanismes participant à la déformation plastique du magnésium à température ambiante, permettant ainsi de quantifier les interactions entre ces mécanismes et de comprendre le rôle du maclage secondaire dans la déformation plastique. Figure 3 : Observation par EBSD 2 des macles d’extensions primaire et secondaire dans un alliage de magnésium 3 . Les matériaux et l’énergie Aciers multiphasés à haute résistance Cependant, la meilleure solution de remplacement pour une pièce en acier reste souvent la solution acier. Le développement d’aciers qui combinent forte ductilité et haute résistance permet d’alléger les véhicules en utilisant des tôles plus minces, donc plus légères, tout e n augmentant la sécurité passive des passagers. Le bilan est donc très positif. Une des réponses des sidérurgistes à la demande d’aciers toujours plus performants est le développement d’aciers multiphasés. Ces aciers, dit TRIP (TRansformation Induced Plasticity) sont des aciers à microstructure complexe et évolutive qui mettent à profit la transformation de l’austénite en martensite au cours de leur mise en forme à froid pour obtenir des propriétés mécaniques spécifiques. Ces aciers atteignent des résistances de 800 MPa avec des allongements à rupture de 30% et sont largement utilisés dans l’industrie automobile comme pièces de renfort de structure. D’autres nuances d’aciers, comme les PHS (Press Hardened Steels) ont été développées pour la mise en forme à chaud de pièces de structure et de sécurité. La mise en forme s’effectue à l’état austénitique, puis le matériau subit une trempe qui le transforme en martensite. Les caractéristiques mécaniques obtenues sur pièces sont extrê- mement élevées, ce qui permet d’atteindre des allégements de structure de l’ordre de 30 à 50% par rapport aux nuances conventionnelles. Le développement des aciers multiphasés a fait l’objet de nombreuses collaborations entre ArcelorMittal Research à Maizières-lès-Metz et les laboratoires Lorrains IJL et LEM3 tant sur les aspects d’évolution microstructurale que sur la modélisation du comportement thermomécanique des aciers à transformation de phase. Dans ces aciers, la transformation martensitique induite par la déformation plastique de l’austénite s’accom- pagne d’un fort niveau d’hétérogénéité des contraintes dans le matériau. Ainsi, l’étude de l’influence des contraintes résiduelles générées par les opérations de grenaillage sur la tenue en fatigue des pièces de liaison au sol réalisées en acier TRIP constitue un axe majeur du projet CONDOR (CONtraintes DimensiOnnement Relaxation) piloté par l’IRT M2P. Le développement de ces nouveaux aciers exerce un profond impact sur la conduite des procédés. L’action combinée de l’augmentation de la résistance mécanique et de la réduction de l’épaisseur des tôles utilisées par l’industrie automobile favorise l’apparition de phénomènes d’instabilités qui génèrent des défauts de planéité au cours des opérations de laminage à froid (Figure 4). Ces défauts impactent la qualité des tôles produites et le contrôle de la planéité est devenue une préoccupation majeure pour les producteurs de tôles. Maitriser ce phénomène impose de résoudre un problème mécanique couplé prenant en compte le comportement élasto-viscoplastique de la tôle, ainsi que les déformations élastiques des rouleaux du laminoir et les phénomènes d’instabilité par flambement se produisant à l’entrée et à la sortie de l’emprise du laminoir. Cela conduit à faire dialoguer plusieurs outils numériques de simulation comme cela a été réalisé au LEM3 en couplant la simulation par éléments finis du procédé de laminage avec la simulation du flambage sous contraintes rési- duelles par la méthode asymptotique numérique. Figure 4 : Couplage de modèles numériques pour le calcul des défauts de planéité liés aux contraintes résiduelles de laminage (source LEM3-Metz). Laminoir à froid