Le plomb est présent en faible teneur dans des matériaux tels que les aciers, les alliages base Al et les laitons. Il joue un rôle essentiel en facilitant l’usinabilité de ces matériaux. En effet, il favorise le fractionnement de copeaux ce qui limite les arrêts machines provoqués par un enchevêtrement de copeaux. De plus, du fait de son bas point de fusion, il forme un film lubrifiant entre l’outils et la pièce lors de l’usinage ce qui permet de diminuer les efforts de coupe et d’accroitre la durée de vie des outils. Depuis 2023, sur les recommandations de l’agence européenne des produits chimiques (ECHA), il fait partie des substances soumises à autorisation, ceci afin de mieux protéger la santé humaine et l’environnement contre les risques liés aux substances chimiques. L’objectif de ces travaux est d’étudier la substitution du plomb présent dans les aciers bas carbone par le nitrure de bore de structure hexagonale (h-BN). Plus spécifiquement, les travaux de thèse porteront sur l’étude de la précipitation de h-BN dans les aciers bas carbone. Les objectifs du travail de thèse sont les suivants : - Préciser la nature et les fractions volumiques de nitrures formés, la présence de phases secondaires éventuelles ainsi que la teneur en B en solution solide dans la matrice métallique et - Elucider l’effet de saturation de la fraction de phase constaté dans des études antérieures. Dans un premier temps, l’étude portera sur des nuances modèles (C15, C45) puis sur des aciers commerciaux à teneurs en carbone proches des alliages modèles. Etant donné les très faibles teneurs en B et N ciblées (respectivement inférieures à 80 et 140 ppm), il conviendra d’accentuer les phénomènes de précipitation par l’ajout de B puis par l’ajout d’éléments formateurs de nitrure tels que Al et Ti. Dans un deuxième temps, des échantillons à gradients de composition en B et N seront préparés suivant la méthodologie combinatoire développée au laboratoire SIMaP, la possibilité de combiner ces deux types de gradient sur un même échantillon laissant envisager une cartographie rapide de l’espace de composition. Le déroulement des travaux reposera sur une étude bibliographique et des calculs thermodynamiques préalables qui serviront d’appui théorique à l’analyse des phénomènes de précipitation et permettront de guider les conditions de précipitation (recuits post-laminages, traitements thermo-chimiques). Les techniques de caractérisation telles que la microscopie électronique à balayage (MEB), la microsonde Castaing, la microscopie électronique en transmission (MET), la sonde atomique tomographique (SAT) seront mises en œuvre ainsi que des essais mécaniques (tests de dureté) et des tests d’usinabilité.
Science et ingénierie des matériaux et des procédés