STAGE MASTER 2 OU ECOLE D'INGENIEURS : Etude de l'influence de la microstructure sur la résilience d'un acier à outils

Description du poste:

Contexte de l'étude
Les aciers à outils sont des nuances dédiées à des applications où les pièces doivent endurer de
grands chargements thermiques ou mécaniques, tels que le procédé d'injection plastique ou les
applications de travail à chaud. Ces nuances doivent respecter un cahier des charges strict incluant de
nombreuses propriétés (dureté, résilience, fatigue, usinabilité…). Afin de garantir un bon compromis
entre la dureté et la résilience, un procédé de trempe-revenu dûment contrôlé est appliqué. La
composition chimique de ces alliages est optimisée pour favoriser un mécanisme de durcissement
secondaire durant le revenu. Ce durcissement secondaire résulte de la précipitation de fins carbures
(taille nanométrique) qui augmentent la dureté sans impacter la résilience. Ce phénomène dépend de
nombreux paramètres : la composition chimique, les traitements thermiques de revenu (temps et
température), ainsi que la microstructure initiale post-austénitisation. En effet, le développement de
pièces de grandes dimensions dans l'industrie impose de fournir des tôles toujours plus épaisses. Ces
grandes épaisseurs induisent la création de gradients thermiques lors des traitements
d'austénitisation et donc des variations microstructurales. Ainsi, le bord de la tôle présente une
structure martensitique tandis que le centre est caractérisé par une structure bainitique riche en
austénite résiduelle. Ces microstructures, en plus de présenter des propriétés mécaniques
intrinsèques différentes, réagissent de manière distincte au revenu, ce qui affecte la séquence et la
quantité de précipitation. Industeel a néanmoins démontré la possibilité d'obtenir une dureté
homogène sur l'épaisseur pour des tôles épaisses (250 mm), mais l'influence des éléments d'alliage et
des paramètres de traitement thermique sur les propriétés de résilience reste à clarifier.

Objectifs de l'étude
Ce stage s'inscrit dans le cadre du développement par Industeel d'une nouvelle nuance d'acier. Il
s'appuie sur les travaux d'une thèse CIFRE menée en collaboration entre plusieurs laboratoires (MSMP,
CIRMAT, Institut Clément Ader) et Industeel. L'objectif est d'étudier l'influence de la composition
chimique et des paramètres de traitement thermique sur la résilience. Ces résultats seront ensuite
interprétés au prisme de l'étude microstructurale en cours (travaux de thèse). Pour cela, une
campagne d'essais Charpy instrumentés sur quatre coulées laboratoire de compositions chimiques
différentes, pour différents traitements thermiques, sera menée ; une coulée industrielle est
également incluse dans le plan d'expérience. Les courbes force-déplacement du mouton Charpy
instrumenté seront analysées et les faciès de rupture caractérisés par imagerie MEB. Un travail
bibliographique sur les différentes techniques expérimentales de caractérisation de ces faciès de
rupture et sur l'influence de la microstructure sur la résilience sera mené.

Profil du candidat
Cette proposition de stage s'adresse à des étudiants de master 2 ou d'école d'ingénieurs en dernière
année motivés par les travaux de recherche expérimentale avec des connaissances en métallurgie des
aciers, ayant envie de réaliser un stage de recherche sur une problématique industrielle.

Encadrement
Ce stage en lien avec Industeel sera encadré conjointement par des chercheurs du Creusot Research
Center (CRMC) et des enseignants-chercheurs des laboratoires MSMP, CIRIMAT et de l'Institut Clément
Ader). Ce stage sera financé par Industeel. Les travaux prendront place au laboratoire MSMP de Lille,
implanté sur le campus de l'ENSAM (8 Boulevard Louis XIV, Lille).

Contact et candidature
Pour plus de renseignements, vous pouvez contacter :
- Myriam Dumont, enseignant-chercheur au MSMP : myriam.dumont@ensam.eu,
- Marine Lachal, Ingénieure R&D chez Industeel : marine.lachal@arcelormittal.com
Pour candidater, envoyer un CV, une lettre de motivation ainsi que vos relevés de notes à Myriam
Dumont (myriam.dumont@ensam.eu)