The recent studies on steels have largely focused on the development of new advanced high strength sheet steels (AHSS), particularly for automotive applications. “First generation AHSS” are steels that primarily possess ferritebased microstructures with tensile strength (in the as-rolled condition) in the range of 450 to 700 MPa, and “second generation AHSS” are austenitic steels with high manganese content in the range of 900 MPa to 1100 MPa tensile strength. Recently, there has been interest in the development of a “third generation” of AHSS, which are steels with strength-ductility combinations better than the first generation AHSS with a range of 20 000 MPa x %ε but at a cost significantly less than that of the second generation AHSS as a result of reducing expensive alloying elements. Therefore, the current approach to the development of third generation AHSS is to combine all the aspects of first and second generation steels in unique alloy/microstructure combinations to achieve the desired properties. Thus, the third generation of AHSS microstructures consists of a high strength phase (e.g., martensite or bainite) and a significant amount of ductility and work hardening from an austenite that exhibits deformation induced plasticity through transformation or twinning.

In this thesis, four different steel compositions, centered on Mn as the main alloying element, are designated as candidates for third generation AHSS grades. The design of these steels is based on controlling the deformation behavior of the retained austenite. Thus, heat treatment process parameters are determined in order to obtain different amounts and morphologies of retained austenite. The evolution of the microstructure, during processing as well as deformation, is characterized by using optical and electron microscopy techniques and mechanical tests. The effect of alloy composition and processing parameters on the deformation mechanisms of these steels is discussed.

Les études récentes sur les aciers se sont surtout concentrées sur le développement avancé de nouvelles feuilles d’acier à haute résistance (AHSS, advanced high strength sheet steels, en anglais), particulièrement pour les applications automobiles. Les “AHSS de première génération” sont des aciers qui possèdent principalement des microstructures à base de ferrite ayant une résistance à la traction (à l’état brut de laminage) de l’ordre de 450 à 700 MPa tandis que les “AHSS de seconde génération” sont des aciers austénitiques à haute teneur en manganèse ayant une résistance à la traction de l’ordre de 900 à 1100 MPa. Récemment, un intérêt s’est manifesté pour le développement “d’AHSS de troisième génération” qui sont des aciers ayant une résistance et une ductilité combinées supérieures aux AHSS de Première Génération de l’ordre de 20 000 MPa x ε%, mais à un coût nettement moindre que celui requis pour les AHSS de seconde génération, réduisant ainsi le recours à des éléments d’alliage coûteux. Conséquemment, l’approche actuelle pour le développement d’AHSS de Troisième Génération est d’unir tous les aspects de la première et de la seconde génération d’aciers en des combinaisons uniques d’alliages et de microstructures qui permettront d’atteindre les propriétés désirées. Ainsi, les microstructures d’AHSS de troisième génération sont constituées d’une phase à haute résistance (e.g. Martensite ou bainite) et d’austénite dont la ductilité et l’écrouissage sont importants et qui possède une plasticité induite par déformation suite à une transformation ou un maclage.

Dans cette thèse, quatre compositions d'aciers différents, centrés sur le Mn comme principal élément d'alliage, sont désignés comme candidats pour les grades d’AHSS de Troisième Génération. La conception de ces aciers est basée sur le contrôle du comportement à la déformation de l'austénite résiduelle. Par conséquent, les paramètres du procédé de traitement thermique sont déterminés de façon à obtenir différentes quantités et morphologies d'austénite résiduelle. L'évolution de la microstructure, au cours du traitement et de la déformation, est caractérisée par microscopie optique et électronique et des tests mécaniques. L'effet de la composition de l'alliage et des paramètres de traitement sur les mécanismes de déformation des aciers est discuté.