Étude des produits de pulvérisation cathodique magnétron et de nitruration a basse température des aciers inoxydables austénitiques dans des plasmas réactifs contenant de l'azote

par Abdelhamid Saker

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Claude Frantz.

Soutenue en 1993

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Afin d'améliorer les propriétés mécaniques et maintenir la résistance en corrosion des aciers austénitiques du type aisi 310, 316l et 304, des couches sont réalisées par nitruration ionique a basse température (<700k) dans des plasmas h#2-n#2. Elles sont exemptes de nitrures; leur concentration en azote présente un profil de concavité inverse de celui habituellement obtenu a des températures de nitruration conventionnelles. La microstructure et la stabilité thermique des phases métastables formées sont comparées à celles de dépôts d'aciers inoxydables enrichis en azote, obtenus par pulvérisation cathodique magnétron en mode réactif. L'avantage de ces dépôts est leur homogénéité chimique dans toute l'épaisseur. Ils sont microcristallins et leur structure est une solution solide d'austénite sursaturée en azote qui contient un peu de ferrite métastable pour les concentrations en azote les plus faibles. Ils deviennent amorphes pour des concentrations en azote élevées. Leur décomposition survient lors d'un traitement ultérieur à des températures supérieures à 700 k. Les produits de décomposition dépendent de la composition initiale de l'acier. La morphologie de ces dépôts est d'aspect peu colonnaire. Leur dureté est comprise entre 8000 et 13000 mpa; elle peut atteindre 20000 mpa pour les dépôts décomposés. Ils sont soumis a des contraintes de compression essentiellement dues a la polarisation négative du substrat. Leur résistance à l'usure en abrasion est meilleure que celle de l'acier de référence xc65 trempé et revenu. Leur grande compacité et leur homogénéité chimique leur confèrent une meilleure résistance a la corrosion par piquration que celle de l'acier massif. Les couches nitrurées à basse température sont une solution solide austénitique sursaturée en azote qui présente donc une analogie structurale par rapport aux dépôts microcristallins enrichis en azote. Leur concentration superficielle en azote peut être abaissée au profit de leur épaisseur lors d'un traitement thermique ultérieur. Elles présentent une dureté moyenne de 10000-11000 mpa et sont soumises a des contraintes de compression plus intenses au voisinage de la surface. L'addition de l'azote dans ces couches préserve le caractère inoxydable des aciers austénitiques étudiés tout en augmentant leur résistance à l'usure par abrasion

  • Titre traduit

    Study of the products of magnetron sputtering and low temperature nitriding of austenitic stainless steels in reactive plasmas containing nitrogen


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  • Annexes : 66 réf.

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