La déformation à chaud est définie comme étant une opération de mise en forme effectuée à une température T telle que T/Tfusion (Tfusion : température du solidus) soit supérieure à 0,5.
Dans le cadre de cette étude, nous avons travaillé à des températures comprises entre 900°C et 1100°C soit 0.6≤T Tf ≤0.72 et des vitesses de déformation comprises entre 0,1s-1 et 50s-1.
4.3.1 Observations expérimentales
Deux essais préliminaires de torsion à chaud ont été effectués sur l’alliage industriel Fe-8%Al (AM0222) à une température de 1000°C et à deux vitesses de déformation différentes afin de mettre en évidence le ou les mécanisme(s) de recristallisation pouvant intervenir dans ce type d’alliage.
Un essai de torsion a été réalisé à une vitesse de déformation faible de 0,1s-1 et un second à une vitesse de déformation élevée de 10s-1 pour un taux de déformation égale à 2.
Les microstructures ont été observées par microscopie optique et par microscopie électronique à balayage couplée à l’EBSD (Figure 4.51).
La convention de représentation des parois sur les cartographies EBSD est la suivante : 2 ≤ θ < 15° : paroi rouge (sous-joint)
θ ≥ 15° : paroi noire (joint)
Chapitre IV Résultats expérimentaux
T = 1000°C,
εɺ
= 0,1s-1 et ε =2 (1656 x 1858 µm2)T = 1000°C,
εɺ
= 10s-1 et ε =2 (1682 x 2464 µm2) Figure 4.51 Types de microstructures rencontrées pour l’alliage industriel Fe-8%Al AM0222Ces deux microstructures, totalement différentes, mettent en évidence l’existence de deux mécanismes de recristallisation distincts pouvant intervenir en fonction de la vitesse de déformation.
Pour l’essai réalisé à une vitesse de déformation faible, les grains sont allongés selon le sens de cisaillement. Un très grand nombre de sous-joints sont présents. La microstructure est composée de parois à forte désorientation et de parois à faible désorientation (cristallites). Ces observations suggèrent que le matériau subit un processus de recristallisation dynamique continue (RDC) et géométrique (RDG) à 1000°C et pour des faibles vitesses de déformation.
Pour l’essai réalisé à une vitesse de déformation élevée, la microstructure est composée de petits grains équiaxes sans sous-structure ainsi que de grains initiaux allongés selon le sens de cisaillement possédant une sous-structure importante avec des sous-joints moins distincts. Ces observations suggèrent que le matériau subit dans ce cas un processus de recristallisation dynamique discontinue (RDD) à 1000°C et pour des vitesses de déformation élevée.
Nous présenterons par conséquent dans la suite de cette étude, d’une part la recristallisation dynamique continue puis d’autre part la recristallisation dynamique discontinue et enfin la transition d’un mécanisme à l’autre en fonction de la vitesse de déformation et de la température.
Chapitre IV Résultats expérimentaux
4.3.2 Difficultés dans la caractérisation des états déformés
Les microstructures des états déformés présentent certaines particularités qui rendent leur caractérisation difficile. Ces difficultés, mises en avant par Lim [2008], comprennent :
4.3.2.1 La fragmentation sélective
Certains grains se fragmentent plus que d’autres. Le résultat est une distribution de taille de grains hétérogène qui rend difficile la détermination d’une moyenne caractéristique aux déformations étudiées d’environ 1-2. En particulier, l’importante variation de taille remet en question l’utilisation de la moyenne arithmétique habituelle.
4.3.2.2 La définition d’un grain
Dans les structures déformées, il existe de nombreuses parois de forte désorientation « ouvertes » ou « fermées ». Ainsi il peut y avoir des cristallites dont les parois se composent
d’un mélange de sous-joints et de joints de grains. La notion de grain selon la définition conventionnelle, c’est-à-dire une entité cristalline entièrement délimitée par un joint de forte désorientation, n’est donc pas un moyen suffisant pour caractériser ces structures. En effet, la prise en compte de tous les joints, qu’ils soient « ouverts » ou « fermés », est importante car leur contribution aux propriétés mécaniques ne doit sans doute pas être négligée.
Etant donné ces difficultés, divers paramètres caractéristiques ont été introduits afin de permettre une meilleure description des microstructures déformées :
4.3.2.3 La distribution de taille pondérée par la surface des grains
Afin d’estimer la taille des grains (entités entièrement délimitées par une paroi de forte désorientation θ ≥ 15°), la notion de « diamètre du cercle équivalent » (DCE) à savoir le diamètre d’un cercle ayant la même surface que le grain en question a été introduite.
Chapitre IV Résultats expérimentaux
4.3.2.4 La distance moyenne entre joints de faible et de forte désorientation
Le calcul se fait grâce à la méthode classique des intercepts. Cette mesure renseigne sur l’espacement entre (et donc la densité de) tous les sous-joints ou joints de grains présents dans la microstructure. Elle constitue un autre moyen de caractérisation de la taille des sous-grains et des grains.
4.3.2.5 La distribution des angles de désorientation
Elle peut être corrélée ou non corrélée.
La distribution corrélée est la plus souvent utilisée. Les angles de désorientation sont mesurés entre points voisins. Elle permet de déterminer les proportions de parois de forte (%HAB) et de faible (%LAB) désorientation et de déterminer l’angle de désorientation moyen θm entre
deux interfaces.
La distribution non corrélée contient quant à elle des informations concernant la désorientation entre points aléatoires qui ne se trouvent pas forcément côte à côte.
4.3.2.6 La fraction recristallisée
Nous considérons toujours le grain comme étant une entité entièrement délimitée par un joint de forte désorientation (≥ 15°). La désorientation interne moyenne θ du grain est ensuite calculée grâce à une analyse EBSD à l'aide du logiciel Project Manager et une valeur critique
θc est fixée. Pour θ ≤ θc, le grain est considéré comme étant recristallisé et pour θ > θc, le grain
est considéré comme étant déformé. Plusieurs valeurs de θc seront testées en fonction du
Chapitre IV Résultats expérimentaux