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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5. Modélisations de la recristallisation dynamique
(Le lecteur se reportera utilement, pour l'ensemble de ce paragraphe, à la référence [18]).
Les premières approches proposées pour modéliser la RDD, de nature analytique ou semi-analytique, reposaient sur un couplage plus ou moins complexe entre la croissance des grains au cours de la déformation et les évolutions locales de la densité de dislocations[16]. D'autres études ont utilisé la méthode de Monte-Carlo (stochastique) [19] ou un automate cellulaire (déterministe) [20]. Certains modèles ont été implémentés dans des codes de calcul par éléments finis, dédiés à la simulation des procédés de mise en forme [21] [22]. En revanche, la modélisation de la RDC n'a fait l'objet que d'un nombre limité de travaux. Nous présentons dans ce paragraphe les éléments de base permettant d'élaborer un modèle de recristallisation dynamique, accompagnés d'exemples de résultats spécifiques aux deux types de recristallisation.
5.1 Mécanismes élémentaires
La migration des joints de grains est décrite par la relation générale :
( 23 )
avec :
vm
:
(m · s–1) vitesse de migration,
M
:
(m4 · J–1 · s–1) mobilité du joint,
τ ≥ μb2
:
(J · m–1) énergie élastique d'une dislocation par unité de longueur,
Δρ
:
différence entre les densités de dislocations de part et d'autre du joint.
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Bibliographie & annexes
English
Évolutions structurales après déformation à chaud
