Approche numérique de la plasticité induite par transformation diffusionnelle : investigations dans le cas de l’interaction plasticité classique TRIP

Abstract

Le phénomène mécanique appelé TRIP (Transformation Induced Plasticity), correspondant à une déformation permanente induite par une transformation de phase, peut apparaître lors d’une transformation sous chargement extérieur comme lorsque la phase parente a été pré-écrouie. Le TRIP peut apparaître en particulier pendant des opérations de soudage d’aciers, lors de la ou des étapes de refroidissement. Le modèle le plus courant qui permet de tenir compte d'un pré-écrouissage de l'austénite pour prédire le développement de TRIP (modèle de Leblond) s'est montré imparfait pour reproduire les résultats expérimentaux dans le cas d’une phase parente pré-écrouie, d’après ce qu’ont montré Taleb et Petit-Grostabussiat. Ceci a donc motivé le développement de méthodes alternatives, à savoir par éléments finis, pour tenter de mieux rendre compte par modélisation de ces effets de pré-écrouissage. Cet article présente les investigations numériques concernant la transformation bainitique d’un macrovolume cubique dans le cas idéalisé où un seul germe est présent au centre du volume d’étude (ceci constitue un cas test), ainsi que dans le cas où des germes apparaissent aléatoirement dans l’espace et dans le temps selon une loi de distribution donnée.

Mots clés: Plasticité induite par transformation; modélisation micromécanique; transformation diffusionnelle; éléments finis.

The mechanical phenomenon called TRIP (Transformation Induced Plasticity), corresponding to a permanent strain induced by a phase transformation, can be due to an externally applied load or to a pre-hardening of the parent phase. TRIP can appear particularly during a welding operation on steels, during the cooling step(s). The most currently used model which allows to take into account the pre-hardening of austenite for the prediction of TRIP (Leblond model) has shown to be incorrect to reproduce the experimental results in the case of a pre-hardened austenite, according to the work of Taleb and Petit-Grostabussiat. This has motivated the development of alternative methods, with finite elements analysis, to try to improve the prediction of this effect of pre-hardening. This article presents the numerical investigations concerning the bainitic transformation of a cubic macro-volume. Two cases are treated: the ideal case where a single nucleus is present at the center of the volume (test case); the case where nuclei appear randomly in space and in time, according to a given distribution law.

Keywords: Transformation induced plasticity; micromechanical modelling; diffusive transformation; finite elements.