Soutenance de thèse de William MOTTAY

Les métaux déposés des soudures en acier C-Mn du circuit secondaire de l’EPR risquent de s’enrichir en azote lors des opérations de soudage, conduisant à un durcissement et une fragilisation par le phénomène de vieillissement sous déformation (VSD). Cette thèse vise à comprendre les mécanismes élémentaires du VSD, généralement attribués à l’interaction entre les solutés interstitiels, C et N, et les dislocations, en s’appuyant sur la sonde atomique tomographique. L’origine du durcissement à chaud, appelé « inversion de Rm », et de la fragilisation est au cœur de ce travail. Les traitements thermiques post-soudage, permettant de modifier la teneur de N en solution, sont largement étudiés. Nous montrons qu’un traitement à 500°C entraîne un rejet de N en solution par dissolution de carbonitrures ε métastables, tandis qu’un traitement à 590°C fait précipiter N sous forme de nitrures de manganèse α’’. L’analyse des courbes de traction avec le modèle de Kocks-Mecking met en évidence une augmentation de l’écrouissage à 300°C, en raison de la diminution de la restauration dynamique. Ce mécanisme est à l’origine du VSD. Un second modèle couplant écrouissage et vieillissement est développé pour quantifier le lien entre teneur en azote libre et diminution de la restauration dynamique à 300°C. Les observations sur nos soudures montrent un plus fort accroissement de la densité de dislocations après traction à 300°C, en accord avec les résultats du modèle. Ainsi, pour les aciers C-Mn étudiés, l’azote est bénéfique pour les propriétés de traction à 300°C, en augmentant simultanément la résistance mécanique et l’allongement uniforme, mais néfaste aux propriétés de résilience.

The deposited metals in the C-Mn steel welds of the EPR secondary circuit are at risk of becoming enriched with nitrogen during welding operations, leading to hardening and embrittlement through the phenomenon of strain-ageing (DSA). This thesis aims to understand the elementary mechanisms of DSA, generally attributed to the interaction between interstitial solutes, C and N, and dislocations, using atom probe tomography. The origin of hardening at 300°C, known as 'UTS inversion', and embrittlement is at the heart of this work. Post-weld heat treatments, which modify the N content in solution, are widely studied. We show that treatment at 500°C results in rejection of N into solution by dissolution of metastable ε-carbonitrides, while treatment at 590°C precipitates N in the form of α'' manganese nitrides. Analysis of the tensile curves with the Kocks-Mecking model highlights an increase in work hardening at 300°C, due to the decrease in dynamic recovery. This mechanism is at the origin of the VSD. A second model coupling work hardening and ageing is developed to quantify the link between free nitrogen content and the decrease in dynamic recovery at 300°C. Observations on our welds show a greater increase in dislocation density after tensile stress at 300°C, in agreement with the results of the model. For the studied C-Mn steel welds, nitrogen has a beneficial effect on tensile properties at 300°C, simultaneously increasing mechanical strength and uniform elongation, but is detrimental to impact properties.