Caractérisation de l'état d'engagement de l'azote au cours du process de transformation d'aciers calmés à l'aluminium : conséquences sur les propriétés d'emboutissabilité après recuit continu
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The use of low carbon aluminium killed steel sheets in automotive industry imposes some specifications in terms of mechanical behaviour, in particular with regard to the formability and deep drawability of the sheets. The objective of this PhD thesis is to have a better knowledge on the role played by nitrogen during continuous annealings. In order to determine the effect of this element, it was necessary to characterize and qualify the different states of nitrogen (free N or precipitated N). We developed a methodology to quantify free nitrogen based on Thermoelectric Power measurements (TEP). The results were compared with those obtained by others techniques. The quantification by TEP was found to be reliable and presents the advantage to be easy to realise. Moreover, it is important to know the state of nitrogen precipitation at the different steps of the manufacturing process, particularly during the coiling. Thus, the precipitation kinematics of nitrogen were followed by TEP: they showed that all nitrogen has already precipitated after 10 min at 700 degrees C. TEM studies showed the formation of two type of nitrides: (Al,Cr)N with NaCl structure and AIN with wurtzite structure. It seemed that the hot rolling stage is necessary to form (Al,Cr)N precipitates. Then, we studied the respective influence of nitrogen and carbon on the recrystallization. To this end, different thermal treatments on hot rolled sheets were performed in order to obtain different precipitation states of nitrogen and carbon. Carbon has a primordial role while nitrogen has a secondary one except if it engaged in (Al,Cr)N nitrides. In this case, nitrogen leads to a good drawability if it is associated with a low carbon content in solid solution during the annealing.
Abstract FR:
L'utilisation des tôles d'acier bas carbone calmés aluminium dans l'industrie automobile impose des exigences en terme de comportement mécanique, en particulier pour pouvoir être embouties. Cette thèse a pour but de mieux comprendre le rôle de l'azote lors des recuits continus. Pour connaître cet effet, il faut, tout d'abord, pouvoir caractériser et quantifier les différents états de l'azote (N en solution ou N précipité). Nous avons donc mis au point une méthode de dosage de l'azote en solution par mesure de Pouvoir Thermo-Electrique (PTE). Les résultats ont été comparés à ceux obtenus par d'autres techniques. Les dosages par PTE se sont avérés fiables et plus aisés à mettre en œuvre. Il faut également connaître l'état de précipitation de l'azote aux différentes étapes de la chaîne de fabrication de l'acier, en particulier lors du bobinage. Ainsi, des cinétiques de précipitation de l'azote, par PTE, ont montré que tout l'azote a précipité en 10 min à 700°C. Des études en MET ont mis en évidence 2 types de nitrures : (A1,Cr)N de structure NaC1 et A1N de structure wurtzite. Il semblerait que le laminage à chaud soit une condition nécessaire à la formation des précipités de (A1,Cr)N. Nous avons par la suite, mis en évidence les influences respectives de l'azote et du carbone sur la recristallisation. Pour cela, plusieurs traitements thermiques sur tôle à chaud ont été effectués afin d'obtenir divers états de précipitation de l'azote et du carbone. Il s'est avéré que le carbone joue un rôle primordial et l'azote un rôle secondaire sauf lorsqu'il est engagé sous forme d'(A1,Cr)N. Dans ce cas, l'azote confère alors une très bonne aptitude à l'emboutissage s'il est couplé à une faible quantité de carbone en solution solide au court du recuit.