Aciers TRIP (TRansformation Induced Plasticity)

Les aciers TRIP se différencient par un compromis entre résistance et ductilité particulièrement élevé qui résulte de leur microstructure. Ils sont ainsi très bien adaptés pour des pièces de structure et de renfort de formes complexes. Cette microstructure, composée d'une matrice ferritique ductile dans laquelle se trouvent des îlots de phase bainitique dure et d'austénite résiduelle, permet d'obtenir des allongements plus importants du fait de la transformation de l'austénite en martensite sous l'effet de la déformation plastique (effet TRIP : "TRansformation Induced Plasticity"). Cet effet TRIP confère à ces aciers un excellent compromis entre résistance et ductilité.

La capacité de consolidation de cet acier est considérable. Lui assurant une bonne aptitude à la répartition des déformations et par conséquence une excellente emboutissabilité.

Lors des étapes de fabrication des pièces, la résistance à la limite d'élasticité de l'acier TRIP augmente fortement par rapport à sa valeur de référence sur le métal à plat, à la fois sous l'effet des déformations locales d'emboutissage et de l'effet BH (Bake Hardening) lors de la mise en peinture. Ces effets peuvent être mis à profit pour optimiser la conception de la pièce, notamment son comportement au crash. Voir plus bas.

En raison de sa forte capacité d'absorption d'énergie et de sa bonne résistance à la fatigue, la gamme d'acier TRIP est particulièrement adaptée pour les pièces de structure et de sécurité telles que traverse, longeron, renfort de pied milieu, bavolet ou encore renfort de pare-chocs.

ArcelorMittal dispose d'un ensemble de données relatives à la mise en forme et aux propriétés d'emploi de la famille TRIP. Pour intégrer cet acier dès la conception, une équipe d'experts est en mesure de réaliser des études spécifiques soit à partir de modélisation, soit à partir d'essais expérimentaux.

A_80mm %: Allongement à rupture (en %) sur base d’un échantillon de longueur utile L₀ = 80 mm (ISO 6892-1 type 2 (EN20x80))
A_50mm %: Allongement à rupture (en %) après fracture sur base d’un échantillon de longueur utile L₀ = 50 mm (ISO 6892-1 type 1 (ASTM12.5x50) or type 3 (JIS25x50))
A%: Allongement à rupture (en %) sur base d’un échantillon proportionnel de longueur utile L₀ = 5,65 (So)^1/2
Ag % : Allongement uniforme (en %)
BH₂ : Augmentation de la limite élastique entre une référence mesurée après 2% de pré-déformation et cette même condition ayant subi un traitement thermique (170°C- 20 minutes)

Les aciers TRIP présentent une forte ductilité par rapport à leur niveau de résistance à la traction. Par exemple, le CR450Y780T-TR présente un allongement réparti comparable à celui d'un grade d'emboutissage profond de type CR3.

La figure ci-dessous donne un exemple de courbe limite de formage pour les aciers CR400Y690T-TR et CR450Y780T-TR de 1,5 mm d'épaisseur. Celles-ci montrent une formabilité supérieure à un acier CR330Y590T-DP de résistance inférieure.

N'hésitez pas à nous consulter pour des données relatives à la mise en forme de la gamme des aciers TRIP.

Les aciers TRIP sont soudables avec les procédés classiques moyennant une adaptation des conditions de soudage.

A titre indicatif, voici un exemple de données de soudage par points sur des aciers CR400Y690T-TR-GI et CR450Y780T-TR-EG sur la base de combinaisons homogènes selon la norme ISO 18278-2 :

Le soudage à l'arc MAG (Metal Active Gas) met en oeuvre un fil d'apport fusible sous protection gazeuse active. Il peut être utilisé pour des épaisseurs supérieures à 0,8 mm. La soudabilité en MAG du CR450Y780T-TR a été évaluée à partir de CMOS (Caractérisation de Mode Opératoire de Soudage basée sur la norme EN 288 et EN 25817) sur assemblage bout à bout en 1,5 mm d'épaisseur. L'énergie de soudage utilisée est de l'ordre de 2 kJ/cm.

La composition chimique du CR450Y780T-TR conduit à un Ceq typique relativement élevé de l'ordre de 0,50. Néanmoins, aucune précaution particulière n'est à prendre vis-à-vis des risques de fissuration à froid. En effet, les faibles épaisseurs mises en oeuvre (2 mm) minimisent les contraintes de bridage lors du soudage.

La combinaison la plus appropriée pour le soudage MAG du CR450Y780T-TR dans la gamme d'épaisseur de l'ordre de 1,5 mm est la suivante :

• Fil d'apport de type G3Si1 selon EN 440
• Gaz de protection argon + 8 % de CO₂
• (M21 selon EN 439)

Les CMOS montrent que le comportement global de la soudure est satisfaisant vis-à-vis des critères de tenue mécanique imposés par les normes en ce sens que :

• Les pliages sont bons à 120° et fissurent côté envers à 180°,
• Lors des essais de traction, toutes les ruptures sont localisées dans le métal de base grâce à la dilution métal de base / métal d'apport, et ceci même avec le fil G3Si1.

Les tests menés en soudage laser n'ont pas signalé de difficultés particulières. Le soudage laser par recouvrement est particulièrement bien adapté aux assemblages TRIP/TRIP.

Sur la base d'une longue expérience pour la caractérisation de ses produits, ArcelorMittal est en mesure d'apporter une assistance technique pour l'adaptation des paramètres de soudage pour tout produit de la gamme TRIP.