Cool deformation is a process in which a small amount of plastic deformation is applied at temperatures well below the end of the austenite transformation temperature. In this thesis, a systematic study was conducted to evaluate the microstructural evolution and mechanical properties of microalloyed steels processed by thermomechanical schedules incorporating cool deformation.

Thermodynamic analysis was conducted to predict equilibrium phases formed by the presence of microalloying elements such as Ti, Nb, Mo and their appearance were then elaborated by means of TEM microscopy. As well, continuous cooling torsion (CCT) was employed to study the transformation behavior of steels for austenite conditioned and unconditioned. Cool deformation was incorporated into a full scale simulation of hotrolling, and the effect of prior austenite conditioning on the cool deformability of microalloyed steels was investigated. Out of these studies, a new definition of norecystallization temperature (T_nr) was proposed based on dynamic precipitation, which was then recognized in the Nb bearing steels by using TEM analysis as well as flow curves analysis.

Results show that cool deformation greatly improves the strength of microalloyed steels. Of the several mechanisms identified, such as work hardening, precipitation, grain refinement, and strain induced transformation (SIT) of retained austenite, SIT was proposed, for the first time in microalloyed steels, to be the significant mechanism of strengthening due to the deformation in ferrite. Results also show that the effect of ferrite precipitation is greatly overshadowed by SIT at room temperature. Finally, considering the interplay of SIT and precipitation for the Nb bearing steels, a rolling schedule was designed incorporating austenite conditioning, cooling rate and cool deformation that maximized the strength.

La déformation à froid est un processus au cours duquel une petite déformation plastique est appliquée bien en dessous de la température finale de la transformation de l’austénite. Dans cette thèse, une étude systématique a été conduite afin d’évaluer l’évolution microstructurale des micro-alliages d’acier traités par des moyens thermomécaniques incluant la déformation à froid.

L’analyse thermodynamique était menée afin de prédire des phases d’équilibre formées par les les éléments micro-alliants tels que le Ti, le Nb, le Mo. Leur apparence était expliquée par usage de la microscopie TEM. Parallèlement, la torsion de refroidissement continu (CCT) était aussi utilisée pour étudier le comportement dans la transformation des aciers pour les cas de l’austénite conditionné et non-conditionné. La déformation froide était insérée sur l’échelle complète de simulation du roulement à chaud et l’effet du conditionnement préalable de l’austénite sur la déformabilité des aciers micro-alliants, était étudié. Mises à part ces études, une nouvelle définition de la température de la non-recristallisation (T_nr) était proposée, basée sur la précipitation dynamique, laquelle était mise en évidence dans les aciers contenant du Nb, par usage de l’analyse par TEM et des courbes d’analyse des flux.

Les résultats montrent que la déformation à froid améliore largement la résistance des aciers micro-alliés Parmi les divers mécanismes identifiés, tels que le durcissement, la précipitation, le raffinement du grain, et la transformation forcée (SIT) de l’austénite retenu, SIT était révélé pour la première fois comme étant un mécanisme important de durcissement dans le domaine des aciers micro-alliés, à cause de la transformation en ferrite. Les résultats montrent aussi que la précipitation de la ferrite est largement masquée par SIT à la température ambiante. Enfin, tenant compte des rôles joués par SIT et la précipitation dans le cas des aciers contenant du Nb, un programme de roulement a été conçu. Celui-ci comprend :​ le conditionnement de l’austénite, la vitesse de refroidissement, la déformation froide, laquelle maximise la résistance.