L’objectif de cette thèse est d’aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes de ségrégation du bore aux joints de grains austénitiques (γGB) et de leur effet sur la décomposition de l’austénite. En effet, l’addition de très faibles quantités de bore comme élément d’alliage permet d’augmenter de manière remarquable la résistance mécanique des aciers à très haute résistance. Cet effet est lié à l’état du bore aux γGBs qui décale la cinétique de décomposition de l’austénite.Tout d’abord, la distribution du bore dans la microstructure a été identifiée de manière très précise à l’aide des analyses de la même zone par Nano-SIMS et par MEB. De plus, le couplage de la sonde atomique tomographique et du Nano-SIMS a apporté une meilleure quantification de l’état du bore dans la microstructure. Ces études ont été réalisées après différents traitements thermiques qui ont été conçus spécifiquement pour étudier séparément chaque mécanisme. L’ensemble de ces résultats permet d’écarter la contribution de la ségrégation hors équilibre et confirme la présence d’un équilibre local entre les γGBs et la solution solide dans leurs voisinages. Par conséquent, le niveau de ségrégation du bore aux γGBs est contrôlé par l’état de précipitation des borures qui définit la concentration du bore en solution solide.Par ailleurs, des mesures de DRX in situ et de dilatomètrie ont été effectuées afin de suivre les cinétiques de formation de la bainite. Les résultats montrent que la cinétique de formation de la bainite est retardée en augmentant la quantité de bore ségrégé, par contre l’augmentation de la taille de grain austénitique l’accélère. / The aim of this thesis is to lead to a better understanding of the mechanisms of boron segregation at austenite grain boundaries (γGB) and its effect on the austenite decomposition. Indeed, the small quantity of boron as alloying element remarkably improves the mechanical resistance of the advanced high strength steels. This effect is related to the boron state at γGBs, which delays the kinetics of austenite decomposition.The boron distribution in the microstructure was precisely identified thanks to the analyses of the same field by using correlative nano-SIMS and SEM. In addition, the coupling of APT and nano-SIMS provided a better quantification of the boron state in the microstructure. These studies were performed after different heat treatments, which were specifically designed to study separately each mechanism. The results excludes the contribution of non-equilibrium segregation mechanism on boron segregation at γGBs and confirm the local equilibrium between the γGBs and the solid solution at the γGBs vicinity. Consequently, the level of boron segregation at γGBs is controlled by boride precipitation, which controls the concentration of boron in solid solution.Measurements of in situ XRD and the dilatometry were performed in order to follow the kinetics of bainite formation. The specific heat treatments were applied before bainite formation in order to study the effect of boron segregated amount at γGBs and the austenite grain size. These results show that the kinetics of bainitic transformation is delayed by the increase of boron segregated amount. Whereas, the increasing of austenite grain size accelerates the kinetics of bainitic transformation.

Les aciers multiphasés à très haute résistance mécanique destinés à l’industrie automobile font l’objet d’importantes activités de recherche et développement dans le contexte de l’allègement des structures. L’obtention de meilleurs compromis entre résistance et ductilité nécessite de comprendre l’influence du couple composition chimique nominale – paramètres du procédé d’élaboration sur la formation des microstructures.La présente étude s’inscrit dans cette démarche de compréhension et porte en particulier sur les mécanismes se produisant lors du recuit des nuances d’aciers Dual Phase de haut grade microalliés au Ti et au Nb, dont la microstructure initiale laminée à froid est composée de bainite et de martensite. Ces mécanismes (précipitation des éléments de microalliage Ti, Nb et Mo, recristallisation de la ferrite et formation de l’austénite) présentent des interactions complexes. Le scénario des évolutions microstructurales lors du recuit est caractérisé à l’aide d’une étude expérimentale s’appuyant sur des techniques d’analyses complémentaires à différentes échelles (DRX in situ, MEB, MET, SAT). L’influence respective des éléments de microalliage Ti, Nb et Mo et des paramètres du recuit sur ce scénario est clarifiée à l’aide d’une caractérisation systématique des évolutions microstructurales couplée à la mise en œuvre d’une démarche de modélisation des mécanismes et de leurs interactions. / To meet the need for weight reductions in the automotive industry, new advanced high-strength steels are being developed. The achievement of a better balance between high strength and high formability requires a deep understanding of both the effect of chemical composition and processing parameters on the formation of microstructures. The present work contributes to such an objective and deals with the mechanisms occurring during annealing of Dual Phase steels microalloyed with Ti and Nb. Microstructural changes during this stage include precipitation of microalloying elements, ferrite recrystallization and austenite formation. These mechanisms are investigated using complementary experimental techniques at different scales such as in situ XRD, SEM, TEM and APT in various Dual Phase steel grades having the same bainite-martensite initial cold-rolled microstructure. Using combined experimental and modeling approaches, the present work clarifies the separate influence of microalloying elements Ti, Nb and Mo and heating rate on the mechanisms occurring during annealing and their interactions.

Actuellement, l’industrie automobile est à la recherche d’une meilleure solution pour l’allégement de la structure de véhicule afin de diminuer la consommation de carburant et par conséquent diminuer les émissions nocives de CO2. Les aciers à très haute résistance (THR) mécanique permettent d’obtenir les tôles d’acier à section diminué avec les mêmes ou meilleurs propriétés fonctionnels. Les aciers Dual-Phase (DP), constitués majoritairement d’une phase ductile, la ferrite, et d’une phase dure, la martensite, occupent une place importante en tant que matériaux de structure destinés au challenge préoccupant l’industrie automobile. Une bonne résistance à l’endommagement est exigée pour leur utilisation en tant que des pièces de structures et de renfort pour l’automobile. Il a été bien établi que la résistance à l’endommagement des ces aciers Dual-Phase est contrôlée par leur microstructure. Ce travail de thèse s’est inscrit dans une logique de compréhension des mécanismes d’endommagement d’un acier Dual-Phase modèle, le DP 780, en fonction de différents paramètres microstructuraux. Deux mécanismes d’endommagement ont été identifiés pour l’acier DP 780 : la décohésion de l’interface ferrite/martensite et la formation de cavités autour des carbures, dans la martensite revenue. Un modèle qualitatif de mécanisme d’endommagement a été développé afin de pouvoir prédire l’endommagement de l’acier DP 780. Ce modèle qualitatif, développé pour l’acier DP 780, servira de base d’approfondissement de modèles plus élaborés et quantitatifs permettant la compréhension et la prédiction de l’endommagement des aciers Dual-Phase, de façon générale / In the automotive industry current environmental concerns require that the vehicle fuel consumption and CO2 emissions should be reduced as much as possible. It is therefore advantageous to reduce the weight of body in white components by replacing existing parts with higher strength, thinner gauge alternatives with equivalent or improved functional properties. Dual Phase (DP) steels are a class of high-strength low-alloy steels characterized by a microstructure consisting of martensite and ferrite. Dual Phase steels combine high strength levels with good ductility. Thus, DP steels are potentially very attractive for the automobile industry. In addition to the required high strength and ductility, DP steel has to be cold formed into complex shapes. It appears that DP steel damage behaviour is very complex and cannot be predicted using existing models based on standard mechanical properties. This work is concerned with the study of microstructural evolution and investigation of the relation between the microstructure and damage mechanisms in a reference DP 780 steel. Two damage mechanisms have been identified in this DP steel: ferrite/martensite interface decohesion and void formation at tempered carbides. A simple modeling for qualitative description of the observed damage formation mechanisms is proposed. This modeling permits a basic understanding of the experimentally observed trends and could be used as the starting point for a more detailed analysis in future