avis de soutenance

UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE BELFORT-MONTBELIARD
Ecole Doctorale Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques
IRTES EA7274
AVIS DE SOUTENANCE
Monsieur Didier FORGEOUX
Candidat au DOCTORAT Matériaux
à l'UNIVERSITE DE TECHNOLOGIE DE BELFORT-MONTBELIARD
Soutiendra sa thèse
Le jeudi 15 décembre 2016 à 14h00
Amphithéâtre M101 - MONTBELIARD
Sur le sujet suivant :
« Application des structures bainitiques par transformation isotherme et d'un
traitement de surface adapté aux vis à haute résistance »
Le jury est composé de :
Monsieur Mohamed GOUNE, Professeur Des Universites
Universite De Bordeaux, Rapporteur
Monsieur Juan CREUS, Professeur Des Universites
Universite La Rochelle, Rapporteur
Monsieur Alain BILLARD, Professeur Des Universites
Univ Techn Belfort Montbeliard
Monsieur Pascal BRIOIS, Maitre De Conferences Des Universites, HDR
Univ Techn Belfort Montbeliard
Monsieur Thierry GROSDIDIER, Professeur Des Universites
Universite Lorraine
Monsieur Rene CATHIARD, Directeur de Recherche
Lisi Automotive
Monsieur Frederic SANCHETTE, Professeur Des Universites
Universite Technologie Troyes
Résumé
La fragilité reconnue des fixations mécaniques conduit à limiter leur utilisation à 1000 MPa afin d'éviter les risques
de rupture fragile par hydrogène, que celui-ci soit d'origine interne ou externe. Connue sur des produits plats de
faible épaisseur (clips), la microstructure bainitique obtenue lors de la trempe dans un bain de sels ne présente pas
de fragilité liée à l'hydrogène. Cette étude vise à apporter aux industriels les connaissances nécessaires à
l'application de ce procédé à des pièces massives.
Au-delà de sa résistance à l'hydrogène, seule la microstructure constituée de bainite inférieure peut satisfaire aux
exigences de propriétés mécaniques attendues dans les fixations. L'outil d'optimisation de la composition chimique
de l'acier créé permet d'intégrer les critères propres à la transformation de l'austénite en bainite inférieure par
trempe isotherme dans un bain de sels mais aussi de prendre en compte l'aptitude de l'acier à être déformé à froid
après un recuit d'adoucissement préalable.
La caractérisation de la sensibilité à l'hydrogène faite sur des goujons après chargement à saturation en hydrogène
montre qu'à 1370 MPa, l'acier à structure bainitique ne présente pas de rupture fragile par l'hydrogène comparé au
même acier à structure martensitique revenue qui est systématiquement fragile. En parallèle, parmi les alliages
ternaires Al-Zr-Zn déposés par un procédé de dépôt physique en phase vapeur, il a été possible d'identifier une
nuance sacrificielle dont l'effet protecteur vis-à-vis des fixations devra encore faire l'objet d'investigations.
Summary
In the objective to prevent brittle fracture due to hydrogen (internal or external origins), the usages of mechanical
fastening parts is restricted above 1000 MPa. As already experienced on low-thickness flat products (clips), the
bainitic microstructure generated by salt bath quenching is not subjected to hydrogen embrittlement. The target of
the present study consists in setting up the required knowledge to extend this process to massive parts.
In addition to its resistance to hydrogen, only the lower-bainite microstructure is able to meet the mechanicalproperty specifications for fasteners. The optimization tool developed in the present framework, has been designed
to integrate the particularities of the austenite to lower bainite transformation in salt bath, as well as the ability to
sustain cold forming after annealing treatment.
A set of mechanical characterizations has been performed on hydrogen saturated bolts. Under a load of 1370 MPa,
the bainitic structure has not shown any sign brittle fracture, while it has systematically been the case for the
tempered martensitic structure. Furthermore, among the ternary alloys Al-Zr-Zn that can be deposed in vapor phase,
a sacrificial grade presenting a protection effect has been identified. However, this effect must be further
investigated, in order to determine the interest for fastening applications.