Five steels were used in the present work to investigate the dynamic, static and metadynamic recrystaUization behavior of hypereutectoid steels of 1 % carbon, alloyed with high silicon and microalloying levels of vanadium. Compression tests were performed using single and double hit schedules at temperatures between 875-1100 °C, strain rates of 0.01s⁻¹-1s⁻¹ and inter-pass times of 0.1-500 seconds and 0.1-30 seconds for static recrystallization and metadynamic recrystallization, respectively. For dynamic recrystallization, it was found that an increase in carbon and vanadium content led to smaller grain sizes. Equations were generated that can be used to predict the critical strain for dynamic recrystallization. Of interest is the fmding that there is an activation energy for deformation specifically associated with dynamic recrystallization (i.e. peak strain). This activation energy associated with the peak strain is lower than that associated with the steady state stress. This is contrary to Sellar's original observation that the peak strain is a function of the activation energy for deformation according to the Zener-Hollomon relationship. The static recrystallization kinetics were measured, and the appearance of 'plateau' regions where softening is arrested for a period of time was used to quantify the kinetics of strain-induced precipitation and generate the precipitation temperature time diagrams for the three steels. Despite the wide range of V levels, the steels exhibited very similar precipitation kinetics at an temperatures tested, being particularly close below 950 °C. A kinetic equation for static recrystallization is proposed which takes the V and Si concentrations into account. The metadynamic recrystallization results show that there is a transition strain region in which both static and metadynamic recrystallization take place during the inter-pass time. The results also revealed that V and Si have a strong solute drag effect, on the kinetics of metadynamic recrystallization. A kinetic equation for metadynamic recrystallization is proposed which takes the V and Si concentrations into account. The influence of chemistry on the micro structural characteristics and the mechanical properties in these steels was also investigated. The results show that a grain boundary cementite network exists in hypereutectoid steel without vanadium, with the thickness ofthis network increasing with increasing reheat temperature. Vanadium additions result in the formation of dis crete grain boundary cementite particles rather than a continuo us network along the grain boundaries. The mechanical properties of the resulting microstructures were evaluated by shear punch tests at room temperature. The results show that alloying and hot working increase the strength and ductility ofthese steels.

Dans cette thèse, nous avons étudié la recristallisation dynamique, statique et méta-dynamique de cinq nuances d'acier hypereutectoide contenant 1 % de carbone ainsi qu'une teneur élevée en silicium et différents niveaux de micro-addition de vanadium. Des tests de compressions (comprenant une déformation unique ou deux déformations successives) ont été réalisés à des températures comprises entre 875 et 1100 °C. Nous avons étudié des vitesses de déformation comprises entre 0.01s⁻¹ et 1s⁻¹ , des temps interpasses entre 0.1 et 500 secondes, dans le cas de la recristallisation statique, et entre 0.1 et 30 secondes dans le cas de la recristallisation méta-dynamique. Dans le cas de la recristallisation dynamique, il a été mis en évidence qu'une augmentation de la teneur en carbone et vanadium provoquait un affmement de la taille de grain. Nous avons dérivé des équations qui permettent de prédire la déformation à laquelle la recristallisation dynamique débute (déformation critique). Il est particulièrement intéressant qu'une énergie d'activation pour la déformation soit reliée à la recristallisation dynamique (c'est-à-dire à la déformation correspondant à la contrainte maximale). Cette énergie d'activation est plus basse que celle correspondant à la contrainte dans le domaine stationnaire. Ceci est différent des observations de Sellars pour qui la déformation à contrainte maximale est reliée à l'énergie d'activation pour la déformation par la relation de Zener-Hollomon. Les cinétiques de recristallisation statique ont été mesurées. La présence de plateaux durant lesquels l'adoucissement est interrompu a permis de quantifier les cinétiques de précipitation induite par la déformation et de générer les diagrammes précipitation - température - temps des trois nuances. Malgré la large gamme de niveaux de V, les différentes nuances présentent des cinétiques de précipitation très similaires, surtout à des températures plus basses que 950 °C. Une équation pour représenter la cinétique de recristallisation statique est proposée. Cette équation prend en compte les teneurs en V et Si. Les résultats concernant la recristallisation metadynamique démontrent l'existence d'une gamme de niveaux de déformation dans laquelle la recristallisation est à la fois statique et meta-dynamique. Les résultats démontrent également que le silicium et le vanadium ralentissent les cinétiques de recristallisation meta-dynamique (solute drag). Une équation pour représenter la cinétique de recristallisation statique est proposée. Cette équation prend en compte les teneurs en V et Si. L'influence de la composition sur les caractéristiques micro structurales a aussi été étudiée. Dans l'alliage sans vanadium, un réseau de cémentite est présent les long des joints de grain. L'épaisseur de ce réseau augmente lorsque la température de réchauffage augmente. Le réseau de cémentite disparaît avec l'addition de vanadium et est remplacé par des particules individuelles de cémentite. Les propriétés mécaniques ont été obtenues lors d'essais de poinçonnage. L'ajout d'éléments d'alliage ainsi que la déformation à chaud augmentent la résistance et la ductilité de ces aciers.