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Chapitre II : Techniques expérimentales, simulation de microtextures et

II.2 Exploitation des cartes EBSD adaptée aux microtextures de transformation

II.2.3 Détermination de la RO moyenne

La RO est un paramètre important dans la restitution des microtextures parentes à partir des

microtextures héritées. Il est donc nécessaire d’exploiter les cartes EBSD pour déterminer la

RO qui correspond au mieux à la transformation de phase considérée. Comme souligné dans

les rappels bibliographiques, la RO observée entre γ et α varie localement par rapport à une

RO stricte considérée (§I.2.5). Par ailleurs, en l’absence d’austénite résiduelle, cette RO ne

peut être évaluée qu’indirectement, par analyse des désorientations entre variants.

Méthode analytique de détermination de la RO dans un grain parent :

Nous avons développé une méthode pour calculer la RO moyenne dans un grain à partir des

orientations cristallographiques des variants hérités d’un même grain parent [Humbert10b].

Le principe de la méthode est le suivant :

a) b)

Chapitre II : Techniques expérimentales, simulation de microtextures et matériaux de l’étude

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A partir des variants sélectionnés dans un même grain, nous déterminons, dans un premier

temps, l’orientation du parent en utilisant la RO de KS ou celle de NW (cette méthode sera

détaillée dans le chapitre suivante). L’orientation parente est définie par la relation :

A

B

C!"

. ∆

,&

.

D!"

.

Où g

0

est l’orientation du parent, g

vi

l’orientation d’un des variants, ∆g la RO, P

n(i)

et S

m(j)

sont

des éléments de symétrie spécifiques à chaque variant.

Dans le cas où la RO moyenne ne correspond pas à celle de KS ou celle de NW les rotations

B

C!"

. ∆

,&

.

D!"

.

calculées pour chaque variant sont différentes mais proches l’une de

l’autre. La recherche de la RO moyenne dans le grain revient à minimiser la dispersion de ces

rotations calculées pour chaque variant. Humbert et coll. montrent qu’en utilisant les

quaternions pour représenter ces rotations, ce problème se traduit par la recherche de la norme

maximale de la somme des quaternions sur l’ensemble des variants en faisant varier la RO.

Quand suffisamment de variants sont utilisés, le maximum est unique et la méthode détermine

la RO la plus représentative pour l’ensemble et en conséquence l’orientation parente

appropriée.

Une hypothèse de travail est que l’orientation parente est unique. Il faut donc pourvoir partir

d’un ensemble de variants hérités du même parent. Par ailleurs, il faut émettre des réserves

quant à une application de la méthode à de l’austénite déformée par exemple. Dans ce cas, les

grains d’austénite ne sont pas caractérisés pas une orientation unique mais présentent des

fortes désorientations intragranulaires.

La figure II.12 illustre le résultat de la détermination de la RO sur un jeu de variants hérités du

même grain parent (a,b) pour un acier bainitique comprenant 0.2% de C et 2% de Mn. La

figure II.12c montre que les variants calculés (en rouge) à partir de la RO déterminée

correspondent bien, en moyenne, avec les orientations des variants mesurées (en noir).

Figure II.12 : Illustration de la méthode analytique pour la détermination de la RO,

a) Cartographie du contraste de bande des variants utilisés pour le calcul, b) figures de pôles des

orientations des variants, c) en rouge, les variants calculés avec la RO déterminée

Miyamoto et coll. [Miyamoto09] ont proposé une méthode numérique de minimisation pour

calculer la RO moyenne à partir des orientations cristallographiques des variants hérités d’un

même grain parent. La méthode développée dans le cadre de cette thèse se base sur la

résolution d’un système linéaire d’équations. Par conséquent, elle a l’avantage de donner

directement la solution optimale et d’éviter des maxima locaux.

a)

b)

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Evaluation de la RO par analyse des désorientations :

Pour évaluer la RO la plus représentative de l’ensemble d’une carte EBSD, il est courant de

tracer l’histogramme des désorientations angulaires expérimentales et de le comparer à celui

obtenu avec une RO fixée (de KS, NW, etc.) [Gourgues00]. Cette représentation peut être

complétée par une analyse des désorientations prenant en compte les axes de rotations

associés aux angles de désorientation [Lubin09].

L’analyse des désorientations présentant un angle proche de 60° est particulièrement riche en

information. On remarque en effet que les microtextures bainitiques et martensitiques

comprennent une forte proportion de désorientations de 60° entre variants (§I.3.3). D’un autre

coté, l’axe de désorientation correspondant à la rotation de 60° diffère selon la RO théorique

considérée. En effet, selon la RO choisie, les désorientations entre variants sont limitées et

spécifiques (voir annexe A). Certaines désorientations sont identiques pour plusieurs RO. Par

exemple une rotation de 60° autour de <110> est vérifiée pour les RO de KS, de NW et de

GT, alors que certaines désorientations sont caractéristiques d’une RO particulière comme

une rotation d’angle 60° autour de <111> pour la RO de KS et 60.2° autour de ~ <556> pour

la RO de GT.

On peut donc distinguer les différentes RO (NW, KS, GT) en analysant les axes de rotation

des désorientations proches de 60° entre variants et leurs densités respectives.

Ecart moyen par rapport à une RO donnée :

La variation entre la RO expérimentale et une RO prédéfinie comme celle de KS, de NW, de

GT ou déterminée par la méthode analytique se traduit par une variation des désorientations

entre variants. Nous avons introduit un indicateur de la variation de la RO construit sur les

désorientations entre variants. Il s’agit ici d’un indicateur angulaire qui montre si les

désorientations expérimentales s’écartent des désorientations que l’on observerait pour une

RO donnée.

On construit cet indicateur de la manière suivante :

Pour une RO donnée exprimée par ∆g, on calcule la désorientation entre les variants

&

et

'

hérités du même parent :

&

.

',& @

. ∆.

. ∆

,&

.

où S

i

, S

j

, S

k

sont des opérateurs de

symétrie des phases parentes et héritées et qui sont spécifiques pour traduire cette

désorientation particulière.

En revanche si ∆g n’est pas stricte on ne peut plus écrire la relation précédente. En effet un

des variants a été obtenu avec la RO ∆g’ et l’autre avec la RO ∆g’’. On peut toujours écrire

que ∆g’ est égale à θ’∆g tandis que ∆g’’ est égale à θ’’∆g. Dans ces conditions, l’orientation

du premier variant devient

&

E et celle du second

'

EE. La désorientation entre ces variants

s’écrit alors:

&

E. !

'

EE"

,& @

. FE. ∆.

. ∆

,&

. !FEE"

,&

.

qui peut aussi s’exprimer par

&G

. !

'GG

"

,& @

. F

G

.

@,&

.

&

.

',&

.

,&

. !FEE"

,&

.

.

On peut alors former le produit :

&G

. !

'GG

"

,&

. !

&

.

',&

"

,& @

. F

G

.

@,&

.

&

.

',&

.

,&

. !FEE"

,&

.

. !

&

.

',&

"

,&

Ψ.

Dans cette relation on considère maintenant que

&

E et

'

EE sont les rotations mesurées

expérimentalement qui déterminent les orientations de deux variants. On calcule ensuite

conformément à la relation précédente la rotation Ψ

soit

&G

. !

'GG

"

,&

. H

@

. ∆.

. ∆

,&

.

I

,& &G

. !

'GG

"

,&

. !

&

.

',&

"

,&

Ψ

en recherchant le triplet S

i

, S

j

, S

k

qui minimise l’angle de rotation ω de la rotation Ψ. La

rotation résultante Ψ

Min

indique si l’écart entre la désorientation théorique

&

.

',&

due à la RO

choisie ∆g et la désorientation mesurée expérimentalement

&G

. !

'GG

"

,&

est important ou non et

Chapitre II : Techniques expérimentales, simulation de microtextures et matériaux de l’étude

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donc si l’écart entre la RO expérimentale moyenne réelle et la RO choisie est grand ou pas.

On peut aussi traduire cet écart par l’angle de rotation ω de la rotation Ψ

Min

. Nous avons

admis que ω est un indicateur de la variation de la RO par rapport à la RO théorique choisie.

: min

K

L

Mcos

,&

MNO. !Ψ" ( 12 QQ

D’après les relations précédentes on remarque Ψ

Min

est reliée de manière complexe à θ’ et θ’’.

De ce fait ω ne décrit pas directement et simplement les variations autour de ∆g mais montre

si la variation moyenne est grande ou pas.

En pratique c’est la valeur moyenne RS desanglesωdéduitsde nombreux couples

&

E et

'

EE

qui est utilisée comme indicateur du décalage existant entre une RO et une RO

prédéfinie. Cette valeur est calculée sur toute la carte EBSD en ne considérant que les

couples de pixels ayant une désorientation angulaire en dehors de [0°-5°] et [25°-45°]. Cela

permet de s’affranchir simplement des désorientations à l’intérieur des variants et de la

majorité des désorientations entre variants hérités de parents différents.