Identification de modèles de comportement pour l'emboutissage d'aciers inoxydables

Identifying behaviour models for stainless steels deep drawing

¹ Laboratoire Génie Mécanique et Matériaux, Université de Bretagne Sud, Rue de Saint Maudé, BP 92116, 56321 Lorient
² Ugine & ALZ, groupe Arcelor, Centre de Recherche de Gueugnon, 71130 Gueugnon

Résumé

Cette étude concerne la caractérisation et la modélisation du comportement mécanique d'aciers inoxydables austénitiques couramment utilisés en emboutissage. Certains de ces aciers peuvent subir une transformation martensitique à température ambiante induite par la déformation au cours de la mise en forme par emboutissage, qui peut parfois être néfaste sur la forme finale de la pièce obtenue. C'est pourquoi il semble intéressant de comparer les comportements en écrouissage et d'analyser leurs conséquences sur l'emboutissabilité de godets dans le cas de deux nuances industrielles d'aciers austénitiques. Une base de données expérimentales a été établie sur deux aciers inoxydables, le premier X2CrNiMo17-12-2 étant stable (de type AISI 316L) et le second X4CrNi18-9 étant instable (type AISI 304). Ceci permet d'identifier les paramètres de deux lois de comportement, à savoir, un modèle phénoménologique de Hill et un modèle micromécanique à deux phases. Ces deux lois sont alors utilisées pour simuler l'emboutissage d'un godet cylindrique sur les deux nuances d'acier, par l'intermédiaire d'un code de calcul par éléments finis.

Abstract

This paper deals with the characterization and the modelling of the mechanical behavior of austenitic stainless steel that are commonly used in deep drawing processes. Some of these steels can exhibit a martensitic transformation at room temperature induced by the plastic deformation during cold forming, that have sometimes an unfavorable influence on the final shape of the piece. Though it seems of interest to compare the work-hardening behavior and to observe consequences on the formability of cylindrical cups in the case of two industrial austenitic stainless steels. An experimental database is established on two stainless steels, the first X2CrNiMo17-12-2 being stable (AISI 316L type) and the second X4CrNi18-9 being unstable (AISI 304 type). This allow to identify the material parameters of two constitutives laws, i.e. a phenomenological model of Hill's type and a two-phase micromechanical model. Both models are used to simulate the deep drawing of a cylindrical cup on both steels using a commercial finite element code.