Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la métallurgie en mise en forme par déformation à chaud. Après quelques notions sur le traitement thermodynamique, sont abordées successivement les déformations faibles ou modérées, puis les déformations élevées, ainsi que les évolutions de microstructure qui en découlent, notamment les recristallisations dynamiques continues et discontinues. Cette étude oblige à la définition de plusieurs paramètres, dont les potentiels des vitesses de déformation et des contraintes, et la présentation des lois de comportement empiriques et physiques. Pour finir, sont présentés les éléments de base permettant d’élaborer un modèle de recristallisation dynamique, accompagnés d'exemples de résultats spécifiques aux deux types de recristallisation.
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-
Frank MONTHEILLET : Directeur de recherche au CNRS - École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne - Centre science des matériaux et des structures - Unité CNRS plasticité, endommagement et corrosion des matériaux
INTRODUCTION
La métallurgie en mise en forme fait l'objet de deux articles du même traité, où sont abordés respectivement les problèmes de déformation plastique à froid et à chaud, à l'exclusion des procédés impliquant un enlèvement de matière (usinage) et des divers types d'assemblage (soudure, collage, etc.). D'autre part, les questions relevant de la tribologie (frottement et lubrification, usure) ou de la thermique (auto-échauffement, transferts de chaleur métal-outil), d'une importance considérable dans l'analyse de la plupart des procédés, font l'objet d'articles séparés dans la base « Matériaux métalliques » : [M 3 002] à [M 3 005] et [M 3 012] à [M 3 013].
Le présent dossier est consacré à la mise en forme par déformation plastique à chaud. En ce qui concerne les généralités sur la métallurgie en mise en forme ainsi que la mise en forme à froid, on consultera l'article [M 3 030].
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Généralités
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6. Évolutions structurales après déformation à chaud
Les structures résultant des processus de restauration dynamique et de recristallisation dynamique continue ou discontinue ne sont généralement pas stables. Durant le refroidissement final, ou bien entre les passes dans les procédés multipasses, elles se transforment donc de manière statique, c'est-à-dire en l'absence de vitesse de déformation imposée. En fait, ce sont les caractéristiques de ces transformations statiques qui déterminent véritablement la structure et les propriétés des produits formés à chaud.
Alors qu'il existe seulement deux mécanismes d'adoucissement dans le cas du recuit effectué sur un métal après déformation à froid, la restauration et la recristallisation statiques, trois processus distincts ont été identifiés après déformation à haute température [25] :
-
la restauration statique ;
-
la recristallisation statique conventionnelle ;
-
la recristallisation métadynamique (ou post-dynamique).
Les aspects microstructuraux des deux premiers mécanismes sont exactement les mêmes que leurs équivalents après déformation à froid. En revanche, la recristallisation métadynamique ne peut intervenir que si la déformation à chaud antérieure a donné lieu à une recristallisation dynamique discontinue. Contrairement à la recristallisation statique, elle n'est précédée d'aucune période d'incubation, car elle consiste en la croissance de germes formés avant l'arrêt de la déformation. En outre, elle est beaucoup plus rapide que la recristallisation statique. Les trois mécanismes sont régis par une cinétique du type Avrami, qui se traduit par la relation :
avec :
- Xi :
- fraction...
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Évolutions structurales après déformation à chaud
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MONTHEILLET (F.) - Métallurgie en mise en forme à froid. - [M 3 030] (2008).
-
(2) - FELDER (E.) - Procédés de mise en forme. Introduction. - [M 3 000] (2000).
-
(3) - FELDER (E.) - Plasticité en mise en forme. Rappels de base. Faits expérimentaux. - [M 3 002] (2007).
-
(4) - FELDER (E.) - Plasticité en mise en forme. Comportement rigide plastique. - [M 3 003] (2007).
-
(5) - FELDER (E.) - Plasticité en mise en forme. Métaux à froid. - [M 3 004] (2007).
-
(6) - FELDER (E.) - Plasticité en mise en forme. Métaux à chaud. - [M 3 005] (2007).
-
...
ANNEXES
Références
PERDRIX (Ch.), PERRIN (M.Y.), MONTHEILLET (F.) - Comportement mécanique et évolution structurale de l'aluminium au cours d'une déformation à chaud de grande amplitude. - Mém. Et. Sci. Rev. Métall., 78, p. 309-320 (1981).
JONAS (J.J.) - Dynamic recrystallization-scientific curiosity or industrial tool ? - Mat. Sci. Eng., A184, p. 155-165 (1994).
McQUEEN (H.J.), JONAS (J.J.) - Recovery and recrystallization during high temperature deformation (Restauration et recristallisation au cours de la déformation à chaud). - In : Treatise on Materials Science and Technology, Plastic Deformation of Materials, Academic Press, vol. 6, p. 393-493 (1975).
HOLT (D.L.) - Dislocation cell formation in metals. - J. Appl. Phys., 41, p. 3197-3201 (1970).
MACKENZIE (J.K.) - Second paper on statistics associated with the random disorientation of cubes. - Biometrika, 45, p. 229-240 (1958).
SOLBERG (J.K.), McQUEEN (H.J.), RYUM (N.), NES (E.) - Influence of ultra-high strains at elevated temperatures on the microstructure of aluminium. Part I. - Phil. Mag., A60, p. 447-471 (1989).
GOURDET (S.), MONTHEILLET (F.) - An experimental study of the recrystallization mechanism during hot deformation of aluminium. - Mater. Sci. Eng., A283, p. 274-288 (2000).
SAKAI (T.), JONAS (J.J.) - Dynamic recrystallization : mechanical and microstructural considerations. - Acta Metall., Overview no 35, 32, no 2, p. 189-209 (1984).
BLAZ (L.), SAKAI (T.), JONAS (J.J.) - Effect of initial grain size on dynamic recrystallization of copper. - Met. Sci., 17, p. 609-616 (1983).
LIM (S.M.), DESRAYAUD (Ch.), MONTHEILLET (F.) - Analysis of large strain hot torsion textures associated with «continuous» dynamic recrystallization. - J. Eng. Mater. Technol., 131 (011103), p. 1-8 (2009).
GAVARD (L.) - Recristallisation dynamique d'aciers inoxydables austénitiques de haute pureté. - Thèse, École des mines de Saint-Étienne...
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