Étude du comportement mécanique et des modifications de textures et de microstructures induites par la transformation de phase y-[alpha]' sous contrainte d'un acier AISI 304 : aspects expérimentaux et modélisations

The 304 steel shows outstanding deformation properties which are due to a combination of crystalline plasticity and phase transformation (trip effect). This work presents a study of the mechanical behaviour and of the evolutions of textures/microstructures of this steel by tensile tests as well as their modelling. In order to understand and model this complex behavior, tensile tests at -60°C and 20°C was carried out on this steel. The global evolutions of the textures and of the involved phases were first studied by X-ray diffraction. Then the evolutions of the local microstructures and textures were investigated by E.B.S.D., which led us to a detailed analysis of the mechanisms of deformation and transformation. The results showed that the presence of martensite [alpha]' or of microtwins depends on the ? [gamma] grain orientation with respect to the tensile direction and the temperature and that martensite [epsilon] and micro-twins form germination sites for the [alpha]? martensite. These results also allowed us to choose, among several theories of the phase transformation exposed in the literature, those which best express the experimental features. Tested in an existing micromechanical model, formulated in small deformations, the transformation deformations deduced from these theories made it possible to reproduce certain aspects of the mechanical behaviour of this steel. We then developed, in close co-operation, a new model formulated in finite transformation, which considers the mechanisms of deformation experimentally observed. This model allows us to satisfactorily reproduce the tensile curves, the transformation kinetics and the texture evolutions of the different phases of this steel.L'acier austénitique 304 présente des propriétés mécaniques remarquables en déformation obtenues par plasticité cristalline et par transformation de phase (effet trip). Ce travail présente une étude et des modélisations du comportement et des évolutions de textures/microstructures en traction. Pour bien comprendre et modéliser ce comportement complexe, des essais de tractions à -60°C et 20°C sont réalisés sur cet acier. Les évolutions des textures et des phases en présence sont d?abord étudiées globalement par diffraction de rayons X, puis les évolutions de la microstructure et des textures locales sont suivies par E.B.S.D. afin de mettre en évidence les mécanismes de déformation et de transformation. Ces résultats ont montré dans les grains, suivant leur orientation par rapport à la direction de traction et la température, la présence de martensite [epsilon] , ou de micromacles qui créent des sites de germination favorables à la martensite [alpha]'. Ces résultats nous ont également permis de choisir, parmi plusieurs théories de la transformation de phase exposées dans la littérature, celles qui expriment au mieux les faits expérimentaux. Testées ensuite dans un modèle micromécanique existant, formulé en petites déformations, les déformations de transformation déduites de ces théories ont permis de reproduire les principaux aspects du comportement de l'acier. Nous nous sommes ensuite associés à l'élaboration d?un nouveau modèle, formulé en grandes déformations, qui intègre les mécanismes de déformation expérimentalement observés. Il reproduit fidèlement la courbe de traction, la cinétique de transformation et les évolutions de texture des phases de cet acier