Stress relaxation measurements were carried out on a plain carbon and four solution-treated Ti steëls over the temperature range 850 to 1050°C. The results show that the stress relaxation of plain carbon austenite after a 5% ̧ prestrain (i.ẹ. in the absence of precipitation) can be described by the relation 0=0,-aln(1+ẞt). By contrast, in the solution-treated Ti steels, relaxation is arrested at the start of precipitation and is resumed when precipitation is complete. As a result, this new mechanical method is suitable for following. carbonitride precipitation in microalloyed austenite at hot working temperatures. A new model regarding the effect of precipitation on dislocation motion is proposed. On the basis of this model, the phenomenology of the stress relaxation technique is clarified.

Precipitation-time-temperature (PTT).diagrams were determined by the present technique for the Ti bearing steels containing 0.05, 0.11, 0.18 and 0.25% Ti. The PTT curves obtained are C shaped for all the steels. The upper parts of these curves are shifted to significantly longer times as the Ti and C concentrations are-reduced. By contrast, the positions of the lower arms of the curves are relatively independent of the current values of the solubility product [TI][C]. This phenomenon is attributed to the catalytic effect of trace amounts of dissolved N on the nucleation rate of Ti(CN) in austenité.

Changes in the size distribution and morphology of the precipitates, during relaxation of the 0.25% Ti steel were followed by means of electron microscopy. The cube shaped Ti(CN) precipitates were heterogeneously distributed in either a chain-like or a cell-like manner. Electron microanalysis was additionally carried out to determine the compositions of the Ti carbosulphide. Mn sulphide inclusions. These measurements led to the determination of the partition coefficients of sulphur between Ti(CS) and MnS in the Ti steels tested.

A thermodynamic analysis was applied to the alloy systems employed. The calculations show that the Ti in the steels tested cannot be completely dissolved over the austenite temperature range. The compositions of the The undissolved Ti carbonitrides differ significantly. from pure TiN. calculations also indicate that trace amounts of N can be dissolved in the austenite at the solution temperature of 1260°C. The solution of such seemingly insignificant amounts of Ncan markedly increase the chemical driving force for Ti(CN) nucleation at lower temperatures.

Finally, the experimental results are compared with the predictions of classical nucleation theory and of the diffusion controlled particle growth theory, Good agreement was obtained between the predictions of the theories and the experimental results. It is demonstrated by means of the thermodynamic analysis of nucleation that the Ti(CN) precipitate/austenite interface is of a semi-coherent, nature. It is shown that the interface between a critical nucleus and the matrix can be characterized by the newly introduced coherency loss parameter C.

Des expériences de relaxation des contraintes ont été appliquées à quatre-aciers microalliés au Ti et un acier au carbone dans le domaine de températurés comprises entre 850 et 1050°C. Les résultats obtenus montrent que la relaxation des contraintes de l'acier au carbone après 5% de prédéformation (c.a.d. en l'absence de précipitation) peut être décrite par la relation 0=0,-aln(1+ ẞt). Par contre, dans les aciers au titane, la relaxation s'arrête au début de la précipitation et recommence lorsque celle-ci prend fin. Il en résulte que cette technique est appropriée pour suivre la précipitation des carbonitrures dans l'austénite microalliée à haute température. Un nouveau modèle rendant compte de l'effet de la précipitation sur le mouvement des dislocations est proposé. A partir de ce modèle, la phénomènologie de la technique de relaxation est clarifiée.

A l'aide de la technique mentionnée ci-dessus, des diagrammes précipitation-temps-température (PTT) ont été déterminés pour les aciers au titane contenant 0.05, 0.11, 0.18 et 0.25% Ti. Les courbes PTT obtenues pour tous ĉes aciers sont en forme de C. La partie supérieuré de ces courbes est fortement déplacée vers des temps plus longs lorsque les concentrations en Ti et en C sont réduites. Par contre, la partie inférieure de ces courbes est relativement indépendante des valeurs du produit de solubilité [Ti][C]. Ce phénomène est attribué à l'effet catalytique exercé par de très faibles quantités d'azote dissoutes dans l'austénite influençant ainsi la vitesse de nucléation de Ti(CN) dans l'austénite.

Les variations de la taille et de la morphologie des précipités au cours de la relaxation de l'acier contenant 0.25% Ti ont été suivie par microscopie électronique. Les précipités cubiques Ti(CN) sont distribués de façon hétérogène;​ soit sous forme cellulaire, soit en chaîne. De plus, la microanalyse électronique a permis de déterminer les compositions des inclusions de carbosulfure de Ti- sulfure de Mn. Ces mesures ont permis la détermination des coefficients de partition du soufre entre Ti(C$) et MnS dans ces aciers au titane. Une analyse thermodynamique a été appliquée à ce système d'alliage. Les calculs montrent que le Ti contenu dans ces aciers ne peut pas complétement être dissout dans le domaine de temperature de l'austénite. Les compositions des carbonitrures de Ti différent de façon significative de celle de TiN pur. Les calculs révèlent aussi que de très faibles quantités d'azote peuvent être dissoutes dans l'austénite à la température de solution de 1260°C. La dissolution de si faibles quantités d'azote peut augmenter de manière significative la force chimique de nuqléation de Ti(CN) à des temperatures plus basses.

Enfin, les résultats expérimentaux sont comparés avec les prédictions de la théorie classique de nucléation et avec celle de la diffusion contrôlant la croissance des grains. Une bonne concordance est obtenue entre les calculs effectués à partir de ces théories et les résultats expérimentaux. A Paide de ́ ́ l'analyse thermodynamique de la nucléation, on démontre que l'interface précipité Ti(CN)/austenite est de nature semi-cohérente et que l'interface entre un germe de taille critique et la matrice peut être caracterisée par le paramètre C de perte de cohérence nouvellement introduit.