Bibliographie & annexes
Présentation
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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This article is dedicated to hot deformation metallurgy. After mentioning several notions on thermodynamic treatment, this article successively deals with low or moderate deformations and then high deformations as well as the resulting evolutions, notably the continuous and discontinuous dynamic recrystallizations. This study requires the definition of various parameters including the potentials for deformation speed and constraints as well as the presentation of the laws governing the empirical and physical behavior. Finally, the article presents the basic elements in order to elaborate a model of dynamic recrystallization illustrated by examples of results specific to the two types of recrystallization.
Auteur(s)
-
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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Déformations faibles ou modérées1. Généralités
La mise en forme à chaud occupe une place très importante dans les cycles industriels de fabrication : presque toutes les pièces métalliques commencent par subir une ou plusieurs déformations à chaud. Certaines sont utilisées telles quelles (tôles fortes, rails et profilés, pièces matricées), et c'est donc la déformation à chaud qui fixe leur structure et leurs propriétés d'emploi. La plupart sont ensuite déformées à froid et, dans ce cas, les transformations de structure (ou de texture) résultant de la déformation à chaud peuvent modifier les conditions de cette deuxième série d'opérations. Dans certains matériaux possédant une forte mémoire structurale, comme les alliages de titane ou de zirconium, elles peuvent subsister en plus ou moins grande proportion jusqu'au niveau du produit fini. Enfin, les opérations de mise en forme à chaud permettent d'agir sur l'« architecture du matériau » ; elles sont alors qualifiées de traitements thermomécaniques.
Les études de métallurgie en mise en forme à chaud rencontrent les mêmes problèmes qu'à froid en ce qui concerne la réalisation dans des conditions bien contrôlées des vitesses et des chemins de déformation caractéristiques des procédés (cf. [29]). De plus, si les gammes de températures utilisées pour la mise en forme des métaux sont relativement aisées à reproduire en laboratoire, la nature des procédés industriels et la taille des pièces induisent en général de forts gradients de température ainsi que de rapides variations de celle-ci au cours du temps (refroidissement dû aux pertes de chaleur dans les outils ou aux surfaces libres, ou inversement autoéchauffement associé à la déformation plastique). Ces évolutions ne sont pas aisément reproductibles par les essais instrumentés, eux-mêmes d'ailleurs sujets aux mêmes phénomènes[30]...
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MONTHEILLET (F.) - Métallurgie en mise en forme à froid. - Métallurgie en mise en forme à chaud[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....
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