Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide - LPCES

3. Comparaison des mécanismes de recristallisation primaire de l’acier IF (cc) et du cuivre (cfc).

Les travaux de thèse d’A. Samet-Meziou sur l’acier IF (2005) et de S. Jakani sur le « cuivre » (2004) ont permis d’établir une comparaison des mécanismes de recristallisation entre les alliages ci biques centrés et cubiques à faces centrées (T. Baudin et al. (2006) et Thèse d’HDR de A.L. Etter 2007). 
            Pour l’acier IF, rappelons que la texture présente deux fibres (alpha : {hkl}<110> et gamma : {111}<uvw>) après déformation, et que la fibre gamma se développe de manière privilégiée lors d’un recuit de recristallisation.
            En ce qui concerne le cuivre, la composante Cube {100}<001> se développe préférentiellement, lors du recuit de recristallisation primaire, lorsque le taux de déformation à froid qui précède le recuit est important. Au contraire, lorsque le taux de déformation est modéré, la texture de déformation est conservée. Enfin, pour de très faibles taux de déformation, une texture isotrope tend à se développer.
           
            Les études en microscopie en transmission des sous-structures de déformation montrent l’existence de deux morphologies (cellulaire et lamellaire) en fonction de l’orientation cristallographique du grain et ceci quel que soit l’alliage considéré. (Figure 1).


Figure 1 : Sous-structures de déformation montrant l’existence de deux types de morphologie : cellulaire et lamellaire.

            Par ailleurs, il a été mis en évidence que les orientations présentant une structure cellulaire avaient un avantage pour recristalliser (orientation {111}<110> (symbole vert) pour l’acier et {100}<001> (symbole violet) pour le cuivre). Il se trouve en effet qu’une telle sous-structure est favorable à la migration de sous-joint induite par l’écart d’énergie de part et d’autre du sous-joint, encore appelé Bulging (Figure 2).


Figure 2 : Recristallisation par bulging dans l’acier IF et dans le cuivre pour les orientations à sous-structure cellulaire.

            Grâce à ces travaux, il semble maintenant évident que la structure cellulaire est favorable au bon développement de la recristallisation. La formation d’un germe peut se réaliser grâce à la coalescence de cellules permettant l’obtention d’un sous-grain de taille plus importante que ses premiers voisins puis à sa croissance aux dépens des sous-grains voisins. Un gradient d’orientations cristallographiques favorise la croissance d’un sous-grain et donc la formation d’un germe.
            Dans le cas des structures lamellaires, l’évolution au cours du recuit est beaucoup plus lente. De ce fait, les germes issus d’une structure cellulaire se développent préférentiellement, excepté pour les faibles taux de déformation où toutes les composantes se développent à la « même » vitesse. C’est pourquoi, les textures de recristallisation sont proches des textures de déformation pour les faibles taux de déformation.
            Il est important de noter que la composition chimique du matériau a une influence notable sur les cinétiques de recristallisation : ainsi, dans le cuivre tréfilé, l’ajout de quelques ppm de soufre retarde la recristallisation [Jakani, 2004].

Pour en savoir plus

T. Baudin, A.L. Etter, S. Jakani and M.H. Mathon, "Etude de la recristallisation du fer et du cuivre via une analyse multi-échelles de la microstructure et de la texture - Du MET à la diffraction des neutrons -", Ecole d’Eté Franco-Marocaine, "analyse des matériaux par neutrons et rayonnement X", CNESTEN, Maâmora, Maroc, 20-23 Septembre (2006).

Energie stockée :

V. Branger, M.H. Mathon, T. Baudin and R. Penelle, "Evolution during recrystallization of the stored energy in the heavily cold rolled Fe53%Ni alloy", 21st Riso International Symposium on Materials Science, Roskilde, Denmark, Ed. N. Hansen, X. Huang, D. Juul Jensen, E.M. Lauridsen, T. Leffers, W. Pantleon, T.J. Sabin, J.A. Wert, September 4-8, 257-263 (2000).

A.L. Etter, M.H. Mathon, T. Baudin, V. Branger and R. Penelle, "Influence of the cold rolled reduction on the stored energy and the recrystallization texture in a Fe-53%Ni alloy", Scripta Materialia, Vol. 46, 311-317 (2002).

Morphologie des sous-structures de déformation :

A. Samet-Meziou, A.L. Etter, T. Baudin and R. Penelle, "TEM study of recovery and recrystallization mechanisms after 40% cold rolling in an IF-Ti steel", Scripta Materialia, Vol. 53 (8), 1001-1006 (2005).

S. Jakani, T. Baudin, C-H. de Novion and M-H. Mathon, "Effect of impurities on the recrystallization texture in commercially pure copper-ETP wires", Materials Science and Engineering A, Vol. 456, 261-269 (2007).

A. Samet-Meziou, A. L. Etter, T. Baudin and R. Penelle, "Relation between the deformation sub-structure after rolling or tension and the recrystallization mechanisms of an IF steel", Materials Science and Engineering, A 473, 342–354 (2008).

Effet du maclage sur la texture de recristallisation :

T. Baudin, A.L. Etter and R. Penelle, "Annealing twin formation and recrystallization study of cold-drawn copper wires from EBSD measurements", Materials Characterization, Vol. 58(10), 947-952, (2007).

Travaux de thèse :
Samet-Meziou A., Thèse, Etude des mécanismes de recristallisation dans un acier IF-Ti après faible déformation par laminage ou par traction, Université de Paris-Sud, Orsay, France (2005).
Jakani S., Thèse, Effet des impuretés sur les mécanismes de recristallisation du cuivre tréfilé, Université de Paris-Sud , Orsay, France (2004).
A.L. Etter, Thèse d’HDR, Contribution à la compréhension des mécanismes de recristallisation statique et dynamique dans les matériaux métalliques, Orsay, France (2007).


 

 
25 janvier, 2010