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Impact du métal d'apport sur le comportement à rupture de joints soudés en acier à haute limite d'élasticité

Impact du métal d'apport sur le comportement à rupture de joints soudés en acier à haute limite d'élasticité

Effect of filler metal on the fracture behavior of welded joints of high strength steel

Proposition de thèse

Spécialité

Sciences et génie des matériaux

Ecole doctorale

SMI - Sciences des Métiers de l'Ingénieur

Directeur de thèse

GOURGUES Anne-Françoise

Unité de recherche

Centre des Matériaux

ContactAnne-Françoise GOURGUES
Site Webhttp://www.mat.mines-paristech.fr/Recrutements/Theses/
Mots-clés

Soudage, Rupture, Transition ductile-fragile , Aciers, Microstructure

Welding, Fracture, Ductile-to-brittle transition, Steels, Microstructure

Résumé

Le projet de recherche vise à améliorer la résilience et plus globalement le comportement dynamique du métal déposé dans des joints soudés d'aciers à haute résistance, en améliorant les connaissances sur le lien microstructure-résistance au clivage de la zone fondue. Partant d'une expertise de l'existant, on quantifiera les paramètres microstructuraux qui seront apparus comme pertinents vis-à-vis de la résistance au clivage. Un cas réel de mise en œuvre d'un métal d'apport optimisé (composition ou procédé) sera étudié par le doctorant et permettra ainsi de valider les avancées obtenues.

The research project aims at improving the impact toughness of welded joints made of high strength steels. The chosen approach is to improve existing knowledge on the link between the microstructure of the weld metal and its resistance to cleavage fracture. Starting from state-of-the art data, microstructural parameters relevant to the cleavage fracture resistance will be quantified. A real case, designed with participation of the Ph.D student, will be tested in order to validate the results obtained during this project.

Contexte

Le projet de thèse s'intéressera à des soudures multipasses bout-à-bout d'aciers à haute résistance utilisés pour la construction navale. Dans certains cas, on observe un comportement fragile non désiré dans la partie fondue des soudures. Le projet vise à en déterminer l'origine, notamment microstructurale et à se doter d'outils pour optimiser la résilience de ces assemblages soudés

Encadrement

Directeur de thèse : Anne-Françoise GOURGUES - Centre des Matériaux
Co-encadrant : Christophe KERISIT - Naval Group

Profil candidat

Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum).
Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) : Métallurgiste avec de bonnes bases en mécanique des matériaux. Goût pour l'expérimentation et l'expertise dans un contexte à fort enjeu industriel. En raison de l'application envisagée, la nationalité française est requise pour ce sujet.

Pour postuler : Envoyer votre dossier à recrutement_these@mat.mines-paristech.fr comportant
• un curriculum vitae détaillé
• une lettre de motivation/projet personnel
• des relevés de notes L3, M1, M2
• 2 lettres de recommandation
• Une attestation de niveau d'anglais

Engineer and / or Master of Science - Good level of general and scientific culture. Good level of knowledge of French (B2 level in French is required) and English. (B2 level in English is required)
Good analytical, synthesis, innovation and communication skills. Qualities of adaptability and creativity. Teaching skills. Motivation for research activity. Coherent professional project.

Prerequisite (specific skills for this thesis): Metallurgy with a stron basis in mechanics of materials. Commitment in experiments and expertise in a context facing with strong industrial challenges. The French nationality is mandatory to apply for this PhD position

Applicants should supply the following :
a detailed resume
a covering letter explaining the applicantÂ's motivation for the position
detailed exam results
two references : the name and contact details of at least two people who could be contacted
to provide an appreciation of the candidate
Your notes of M1, M2
level of English equivalent TOEIC

to be sent to recrutement_these@mat.mines-paristech.fr

Résultat attendu

• Amélioration de la compréhension du lien entre microstructure et résilience de la zone fondue d'assemblages soudés multipasses.
• Amélioration de la résilience d'assemblages soudés pour constructions navales.
• Pour le (la) doctorant(e) : formation solide en métallurgie mécanique, avec un équilibre entre caractérisations microstructurales et caractérisations mécaniques. Le projet est à dominante expérimentale mais la modélisation métallurgique comme mécanique fait partie intégrante des travaux.
• Connaissances approfondies des transformations de phase dans les aciers à haute résistance, largement utilisés dans l'industrie (construction, génération et transport d'énergie, automobile...)

Objectif

Les assemblages soudés par procédé multipasse possèdent une microstructure complexe, partiellement héritée de la solidification et des transformations de phase lors du refroidissement et des réchauffages lors des passes successives. Leur caractère multiéchelles (du grain de solidification au précipité nanométrique durcissant), leur possible texture peuvent notablement influencer leur résistance à la rupture fragile. Le projet vise à améliorer les connaissances et les outils d'investigation sur ce lien encore mal connu.

Références

[1] A. Lambert, J. Drillet, A.F. Gourgues, T. Sturel, A. Pineau, “Microstructure of M-A constituents in heat-affected zones of high strength low alloy steel welds in relation with toughness properties”, Science and Technology of Welding and Joining, 5, 3 (2000) pp. 168-173. doi:10.1179/136217100101538164 (IF : 2,050)
[2] A. Lambert-Perlade, A.F. Gourgues, J. Besson, T. Sturel, A. Pineau, “Mechanisms and modelling of cleavage fracture in simulated heat-affected zone microstructures of a high-strength low alloy steel”, Metallurgical and Materials Transactions A, 35A (2004) pp. 1039-1053. doi:10.1007/s11661-004-1007-6
[3] F. Krajcarz, A.-F. Gourgues-Lorenzon, E. Lucas, A. Pineau, “Fracture toughness of the molten zone of resistance spot welds”, International Journal of Fracture 181 (2013), pp. 209-226. doi:10.1007/s10704-013-9836-1
[4] Tankoua, J. Crépin, P. Thibaux, M. Arafin, S. Cooreman, A.-F. Gourgues, “Delamination of pipeline steels: determination of an anisotropic cleavage criterion”, Mechanics &Industry, 15 (2014), pp. 45-50. doi: 10.1051/meca/2014001 http://hal-ensmp.archives-ouvertes.fr/docs/00/93/83/63/PDF/Tankoua-Crepin_21eme_congres_de_mecanique_Bordeaux_2013_6_p.pdf
[5] Q. Tonizzo, A.-F. Gourgues, M. Mazière, A. Perlade, I. Zuazo, “Microstructure, plastic flow and fracture behavior of ferrite-austenite duplex low density medium Mn steel”, Materials Science and Engineering A 706 (2017), pp. 217-226. doi:10.1016/j.msea.2017.09.002 https://hal-mines-paristech.archives-ouvertes.fr/hal-01599803/
[6] F. Tankoua, J. Crépin, P. Thibaux, S. Cooreman, A.F. Gourgues-Lorenzon, “Quantification and microstructural origin of the anisotropic nature of the sensitivity to brittle cleavage fracture for hot-rolled pipeline steels”, soumis pour publication à International Journal of Fracture (2017)
[7] F. Tioguem, M. Mazière, F. Tankoua, A. Galtier, A.F. Gourgues, “Identification of Ductile to Brittle Transition Temperature by using Plane Strain specimen in Tensile Test and Correlation with Instrumented Charpy Impact Test: Experimental and Numerical study”, Mechanics & Industry (sous presse)
[8] Benoît Tanguy, Modélisation de l'essai Charpy par l'approche locale de la rupture : application au cas de l'acier 16MND5 dans le domaine de transition, thèse de doctorat, MINES ParisTech, 2011, https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00005651v1
[9] Franck Vladimir Tankoua Yinga : Transition ductile-fragile des aciers pour gazoducs : étude quantitative des ruptures fragiles hors plan et corrélation à l'anisotropie de microtexture, thèse de doctorat, MINES ParisTech, 2015, https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01212488
[10] Quentin Tonizzo : Endommagement des aciers de troisième génération à structure duplex pour application automobile, thèse de doctorat, MINES ParisTech, 2017, manuscrit disponible sur demande.
[11] Frank Valet Tioguem Teagho : Lien entre microstructure et transition ductile-fragile d'aciers trempés-revenus à haute résistance ; thèse de doctorat, MINES ParisTech, collaboration : Asco. Soutenance prévue fin 2019.

Type financement

Convention CIFRE

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