Microstructure optimization of ferrite-martensite steels with 3.5wt% Mn : from phase transformation to micromechanics

Les aciers Dual-Phase sont largement utilisés dans le secteur de l’automobile enraison de leurs propriétés mécaniques remarquables et du bon compromis résistanceductilité qui lui donne d’intéressante potentialités comme absorbeur d’énergiemécanique. Cependant, la recherche de bons compromis entre les propriétésmécaniques en traction et celles de formabilité nécessite une optimisation desparamètres microstructuraux. Ce travail de thèse s’inscrit dans cet optique. Dans unepremière partie, l’étude bibliographique proposée permet de mieux cerner lesparamètres influençant la formation des microstructures ainsi que les propriétés desaciers DP. Dans une seconde partie, nous proposons un travail expérimental originalpermettant de mieux comprendre la formation des microstructures des aciers DP etde découpler l’effet de certains paramètres microstructuraux sur les propriétés deces aciers. Enfin, la modélisation micromécanique proposée permet de compléter etd’interpréter les données expérimentales acquises. Ce travail ouvre des voiesintéressantes de « design » des microstructures des aciers DP en vue de développerdes aciers de nouvelles générations possédant des propriétés optimisées.Ferrite-martensite dual-phase (DP) steels have been widely used in automotiveindustry due to their excellent mechanical properties, such as high work-hardeningrate and a good compromise between strength and ductility allowing high energyabsorbing performance. In order to fully exploit the potential of DP steels and extendthe application, the dual-phase microstructure has to be optimized for bettercombination of strength and formability that is characterized by uniform strainand/or fracture strain. As a starting point, detailed literature review is made on themicrostructure development and mechanical properties of DP steels, and the keyfactors controlling microstructural features and determining mechanical propertiesare identified. Through experimental investigation, microstructures are developed inorder to decouple the effects of various microstructural features, and themicrostructure—mechanical properties relationship is systematically studied.Micromechanical modeling is used to further understand the experimental resultswithin a quantitative framework, and to provide a support for microstructurerefinement of DP steels by parametric study. Strategies of designing DP steels tofulfill specific forming operation have been proposed, and the concept of DP steelswith graded martensite islands has been discussed with FEM analysis as a possibilityof improving strength—formability trade-off