Propriétés mécaniques et mécanisme de rupture de l'acier austénitique TWIP Fe-1.4C-8Mn-2Al

Luan Guoqing ,  

Chen Guanghui ,  

Qi Xiaotao ,  

Liu Chao ,  

Wan Xiangliang ,  

摘要

Face au problème clé que la taille grossière des grains d'austénite dans l'acier moyen manganèse à haute teneur en carbone limite sa résistance et son allongement, l'étude porte sur la microstructure, les propriétés mécaniques et le mécanisme de rupture de l'acier Fe-1.4C-8Mn-2Al à effet d'induction plastique par jumeaux (TWIP). Une analyse comparative a été réalisée sur l'effet des procédés coulée + trempe, laminage à chaud + trempe, et fabrication additive par fusion laser sélective (SLM) sur cet acier expérimental. Les résultats montrent que l'acier issu de la coulée + trempe présente un grossissement sévère du grain d'austénite (environ 1 mm), une limite d'élasticité de seulement 371 MPa, un allongement d'environ 15 %, et une chute soudaine de la contrainte durant la traction, indiquant une rupture prématurée causée par des fissures internes ou superficielles. Après laminage à chaud + trempe, la taille des grains est affinée à 370 μm, la limite d'élasticité augmente à 447 MPa, l'allongement s'améliore à 20 %, cependant les grains restent relativement grossiers. Pour l'acier produit par SLM, un affinement important des grains est obtenu grâce à un taux de refroidissement extrêmement élevé, ce qui permet une limite d'élasticité de 687 MPa, mais l'allongement diminue à 14 % et la fracture présente des zones discontinues. La rupture intergranulaire dans les aciers coulés + trempés et laminés + trempés est étroitement liée à la concentration de contraintes aux joints de grains due à la grosseur des grains et à la déformation plastique non coordonnée. La ductilité limitée des échantillons SLM provient de la taille inégale des grains (coexistence de grains équiaxes et de grains colonne orientés <100>) et des défauts de fabrication. Il est nécessaire d'optimiser les paramètres du procédé SLM pour inhiber la croissance préférentielle des cristaux et éliminer les défauts tels que la poudre non fondue ou les retraits, et d'améliorer la distribution des composants et l'homogénéité de la microstructure par traitement thermique ultérieur afin d'obtenir une excellente combinaison de haute résistance et bonne ductilité.

关键词

acier moyen manganèse à haute teneur en carbone; laminage à chaud; taille des grains; effet TWIP; fabrication additive

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