Modélisation constitutive de la structure brute de coulée d’un lingot de grande taille lors du forgeage libre : comportement d’écoulement et évolution microstructurale

Les grands lingots d’acier présentent des microstructures brutes de coulée complexes, composées de zones colonnaires et équiaxes qui réagissent différemment à la déformation à chaud. Cependant, la majorité des modèles constitutifs existants ainsi que des études sur la recristallisation sont basés sur des matériaux corroyés, ce qui laisse un manque important de connaissances concernant le comportement en déformation des structures brutes de coulée lors du forgeage industriel.

Ce projet de doctorat vise à développer des lois constitutives physiquement fondées qui tiennent compte de la nature de la microstructure initiale de coulée lors du forgeage libre. L’influence des principaux paramètres de mise en forme à chaud — notamment la déformation, la vitesse de déformation, le temps inter-passes ainsi que la température et la durée de mise en solution — sur la fragmentation microstructurale et la cinétique de recristallisation sera étudiée. Des essais thermomécaniques multi-étapes seront réalisés à l’aide du module Gleeble 3800 MaxStrain afin de reproduire les conditions industrielles de forgeage. Une caractérisation microstructurale avancée par microscopie électronique sera menée pour quantifier la taille de grain recristallisée, les transformations de phase et les phénomènes de précipitation. Ces mécanismes seront intégrés dans des cadres de modélisation reposant sur des variables internes et des approches de plasticité cristalline.

Le projet générera des connaissances fondamentales ainsi que des outils pratiques pour prédire l’évolution microstructurale des grandes pièces forgées.