Soutenance de Thèse de Jérémy LANDES - le lundi 23 juin à 10h00 "Précipitation dans des joints soudés en acier faiblement allié pendant le traitement thermique de détensionnement"

Avis de Soutenance 

Monsieur Jérémy LANDES

PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : MATIERE CONDENSEE et NANOSCIENCES

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés

Précipitation dans des joints soudés en acier faiblement allié pendant le traitement thermique de détensionnement

Dirigés par Philippe MAUGIS et Khalid HOUMMADA 

Le lundi 23 juin 2025 à 10h00

 Salle des Thèses, Faculté des Sciences de Saint Jérôme, Marseille

 Composition du jury 

Mots-clés : acier, soudage, traitement thermique de détensionnement, précipitation, modélisation

Résumé :

Les métaux déposés des soudures en acier faiblement allié des circuits primaire et secondaire de l’EPR peuvent s’enrichir en azote lors des opérations de soudage. Cet enrichissement peut conduire à un durcissement et à une fragilisation des matériaux par vieillissement sous déformation, un phénomène généralement attribué à l’interaction entre les solutés interstitiels (carbone et azote) et les dislocations. Un traitement thermique post-soudage, dit de détensionnement, est appliqué afin, notamment, de précipiter ces éléments en solution solide et ainsi réduire la sensibilité au vieillissement.

La précipitation du carbone et de l’azote a été caractérisée par microscopie électronique en transmission, sonde atomique tomographique et mesures de frottement intérieur. Ces analyses ont mis en évidence la formation intragranulaire de carbonitrures de molybdène M₂(C,N), majoritairement enrichis en carbone, ainsi que de nitrures de fer cohérents α’’-M₁₆N₂, enrichis en manganèse et précipitant sur les dislocations. De la cémentite Fe₃C a également été observée au niveau des joints de grains.

L’azote précipitant majoritairement sous forme de nitrures α’’, un modèle en champ moyen a été développé afin de reproduire la cinétique de précipitation de cette phase. Ce modèle permet d’estimer, en fonction des paramètres du traitement thermique, la fraction d’azote résiduelle en solution solide en fin de traitement. Les résultats montrent une bonne concordance entre les prévisions du modèle et les cinétiques expérimentales de déplétion de l’azote à différentes températures.

Ce travail apporte ainsi un éclairage nouveau sur les mécanismes de précipitation des éléments interstitiels, en particulier de l’azote, en l’absence d’éléments fortement nitrurigènes, lors du traitement thermique de détensionnement des soudures en acier faiblement allié. Il propose également un outil prédictif pour évaluer la teneur en azote résiduel en solution solide en fonction des conditions thermiques appliquées.

Keywords : steel, welding, post weld heat treatment, precipitation, modeling

Abstract :  

The weld metal deposits in low-alloy steel joints of the primary and secondary circuits of the EPR can become enriched in nitrogen during welding operations. This enrichment may lead to hardening and embrittlement through strain aging, a phenomenon typically attributed to the interaction between interstitial solutes (carbon and nitrogen) and dislocations. A post-weld heat treatment, known as stress-relief annealing, is applied to promote the precipitation of these solutes from solid solution, thereby reducing the material’s sensitivity to strain aging.

Precipitation of carbon and nitrogen was characterized using transmission electron microscopy, atom probe tomography, and internal friction measurements. These investigations revealed the intragranular formation of molybdenum carbonitrides M₂(C,N), mainly enriched in carbon, along with coherent iron nitrides of the α''-M₁₆N₂ type, enriched in manganese and nucleating on dislocations. Cementite Fe₃C was also observed at grain boundaries.

Given that nitrogen precipitates predominantly in the form of α'' nitrides, a mean-field model was developed to simulate the precipitation kinetics of this phase. The model allows for estimating the residual nitrogen content in solid solution at the end of the heat treatment, depending on the thermal parameters applied. The predicted kinetics show good agreement with experimental data on nitrogen depletion across various temperatures.

This work provides new insights into the precipitation mechanisms of interstitial solutes, particularly nitrogen, in the absence of strongly nitride-forming elements, during stress-relief heat treatment of low-alloy steel welds. Furthermore, it introduces a predictive tool to assess the amount of nitrogen remaining in solid solution as a function of the applied thermal treatment conditions.