Soutenance de thèse de Pierre DOUGUET

Le bore est utilisé dans les aciers pour augmenter la trempabilité et permettre l’obtention de tôles avec de plus hautes résistances. L’effet trempant du B est grandement renforcé par l’ajout de Nb et Mo, bien que les mécanismes sous-jacents restent incompris. Cette thèse vise à comprendre comment Nb et Mo impactent la distribution du bore dans la microstructure : ségrégation sur les joints de grains austénitiques (JdGγ), précipitation et concentration en solution solide. Diverses techniques expérimentales ont été mises en œuvre. L’utilisation couplée du nano-SIMS et de la sonde atomique tomographique s’est révélée performante pour d’une part, observer les distributions du B, Nb et Mo et d’autre part, quantifier les intensités de leurs ségrégations au JdGγ. Deux températures de recuit ont été étudiées : 840°C, proche des conditions industrielles et 1100°C, afin de dissoudre les précipités de bore. Les résultats montrent qu’à 840 °C, le bore modifie les mécanismes de transformations, si bien que la germination devient le facteur limitant les cinétiques. Aucune coségrégation et coprécipitation n’est observé entre B, Nb et Mo. Le renforcement de la trempabilité provient uniquement des impacts individuels du Nb et Mo (réduction de la taille de grain par Nb, faible augmentation de la trempabilité par Mo) dont les conséquences sont alors amplifiées par l’ajout du Bore. À l’inverse, à 1100 °C, Nb et Mo coségrégent avec B sur les JdGγ. De plus, Nb et Mo modifient la nature des précipités de bore et réduisent leurs cinétiques de précipitation lors du refroidissement. Ainsi, Nb et Mo permettent au bore de rester en solution et augmentent de fait la quantité de B ségrégé sur les JdGγ.

Boron is used in steels to increase hardenability in order to obtain steel sheets with higher strength. The hardening effect of B is greatly enhanced by the addition of Nb and Mo, although the associated mechanisms are not well understood. This thesis aims to understand how Nb and Mo impact the boron distribution in the microstructure: its segregation at austenitic grain boundaries (γGB), its precipitation and its concentration in solid solution. Various experimental techniques were used. The coupled use of nano-SIMS and the atom probe tomography proved to be effective for two reasons, firstly, to observe the distributions of B, Nb and Mo, and secondly, to quantify their segregation intensity at the γGB. Two annealing temperatures were studied: 840°C, close to industrial conditions, and 1100°C, to dissolve the boron precipitates. The results show that at 840°C, boron modifies the transformation mechanisms, so that germination becomes the limiting factor for the transformations kinetics. No cosegregation and coprecipitation is observed between B, Nb and Mo. The enhancement of hardenability only comes from the individual impacts of Nb and Mo (grain size reduction by Nb, small increase in hardenability by Mo), which then have a greater impact on the transformation kinetics when B is added. Conversely, at 1100 °C, Nb and Mo co-segregate with B on the γGB. Moreover, Nb and Mo modify the nature of boron precipitates and reduce the precipitation kinetics of B upon cooling. Thus, Nb and Mo allow boron to remain in solute solution and thereby increase the B quantity segregated on the γGB.