Visco-plasticité de transformation de phase diffusive : modélisation numérique et caractérisation des effets de la viscosité

Dans cette étude, nous analysons les conséquences mécaniques des transformations de phase diffusives, particulièrement la plasticité de transformation ou TRIP (TRansformation Induced Plasticity) ainsi que le comportement élasto-viscoplastique. Cette plasticité de transformation, explicable par le mécanisme de Greenwood-Johnson, est souvent décrite avec le modèle de Leblond qui fait l'hypothèse d'un comportement élastoplastique. Dans ce modèle comme dans la majorité des analyses expérimentales et des modélisations (analytiques, par éléments finis, FFT ou encore champ de phase), une des hypothèses principales est de ne pas prendre en compte le caractère visqueux du comportement. Or plusieurs études récentes montrent que le comportement des deux phases (parente et produite) peut être très sensible au taux de déformation imposé, particulièrement à haute température. D'où l'intérêt de développer une modélisation rendant compte des effets visqueux présents lors de certaines transformations. Pour ce faire, nous adoptons une modélisation numérique où le comportement de chaque phase est décrit par une loi élasto-viscoplastique à écrouissage mixte associée à la loi de Norton ; la cinétique de transformation est imposée et le problème d'interactions mécaniques entre phases est traité par la méthode des éléments finis. D'une part, la contribution de la viscosité au TRIP est quantifiée pour différents taux de déformation imposés durant la transformation de phase. D'autre part, l'effet du taux de transformation (configuration arbitraire) sur la prédiction du TRIP est évalué et caractérisé. Une extension des modèles existants (à cinétique périodique et aléatoire) est proposée. Elle consiste d'abord à étudier et évaluer l'effet de la morphologie de germe ainsi que l'anisotropie de croissance sur la prédiction du TRIP. Ensuite, une amélioration avec un modèle anisotherme, basé sur des mesures expérimentales existantes, a été introduite. Elle consiste principalement à tenir compte de la variation des propriétés mécaniques en fonction de la température. Les analyses montrent que la prise en compte de la viscosité peut conduire à des effets importants sur la prédiction du TRIP par rapport aux résultats obtenus avec un modèle élastoplastique classique. Elles montrent en particulier, en configuration anisotherme, une amélioration de la prédiction du TRIP mesuré expérimentalement lors de la transformation perlitique d'un acier 100Cr6 [Tahimi, 2012]. Cette étude permet par ailleurs de dégager des tendances évidentes dans les relations entre le TRIP et l'histoire de la transformation : chargement mécanique et cinétique de transformation, morphologie des germes et anisotropie de croissance. Ces résultats pourront contribuer à l'élaboration d'un modèle analytique simple prenant en compte la viscosité.