Etude des phénomènes provoqués par l'hydrogène à l'aide des méthodes d'analyse d'images en relation avec la microstructure et la morphologie de rupture, d'acier A508. 3 et Z2 CND 22 05, et d'alliage Fe-Ni

par Maria Sozanska

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jacques Galland.


  • Résumé

    Ce travail est basé sur l'étude des phénomènes provoqués par l'hydrogénation des métaux a l'aide des méthodes d'analyse d'images. Trois différents matériaux sont étudiés : l'acier duplex austéno-ferritique Z2 CND 22 05, l'acier bainitique A 508. 3 et l'alliage fe31%ni. Sur le plan pratique, des conditions de service très sévères (Z2 CND 22 05 dans l'industrie pétrolière, A 508. 3 dans les centrales nucléaires) exigent une bonne connaissance de leurs comportements vis-à-vis de l'agressivité du milieu. Sur le plan théorique, le choix de ces trois alliages a permis l'étude de différentes microstructures, propriétés mécaniques et phénomènes annexes provoqués par l'hydrogène, montrant la richesse du domaine d'application des méthodes d'analyse d'images. Ainsi les relations entre microstructure et surface de rupture des matériaux étudiés en présence d'hydrogène, avec leurs propriétés à l'échelle macroscopique, ont été analysées. Les méthodes de la métallographie quantitative et de la fractographie quantitative (analyse de la surface de rupture et du profil de fracture) ont été utilisées pour examiner de nombreux facteurs intervenant dans le phénomène de fissuration et dégradation des matériaux par l'hydrogène. Pour l'acier duplex austéno-ferritique Z2 CND 22 05, nous avons caractérisé la microstructure (fraction volumique de la ferrite et de l'austénite) en relation avec la limite d'élasticité, la récupération des propriétés mécaniques avec la diminution de la quantité d'hydrogène après traitement thermique par l'examen détaillé de la surface de rupture. Des essais de fatigue (à l'air ou en présence d'hydrogénation cathodique) ont mis en évidence une relation entre la distance interstries sur les surfaces de ruptures et la vitesse de fissuration. Pour l'acier bainitique A 508. 3, nous avons examiné la surface de rupture après les essais de traction en fonction de la température (-196°C, -100°C, -60°C, -10°C et +20°C). La présence d'hydrogène provoque l'apparition d'un phénomène appelé œil de poisson, en relation avec l'état inclusionnaire du métal. L’analyse détaillée des paramètres stéréologiques de ces yeux de poisson a été faite sur la surface de rupture. De plus, l'analyse du profil permis de sélectionner des paramètres du profil a l'aide des méthodes d'analyse d'images, qui, ont été corrélés avec les propriétés mécaniques. Pour l'alliage Fe-Ni, nous avons utilise ces méthodes d'analyse d'images pour suivre les variations de la transformation martensitique en absence ou en présence d'hydrogène. La morphologie de la martensite a été étudiée à partir de l'analyse de paramètres stéréologiques comme la fraction volumique de la martensite, la surface spécifique de l'interface austénite-martensite, la taille et la distance entre les groupes d'aiguilles de martensite. Cette étude a été faite pour différentes structures mixtes austéno-martensitiques. Dans ces conditions, des méthodes électrochimiques et l'analyse d'images sont cohérentes et complémentaires pour étudier le phénomène de stabilisation thermodynamique de l'austénite par l'hydrogène dans un alliage Fe-Ni.

  • Titre traduit

    Study of the phenomena induced by hydrogen by means of image analysis methods in relation with microstructure and fracture morphology of A 508. 3 and 22CND2205 steels and of Fe-Ni alloy


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Informations

  • Détails : 1 vol. (256 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 225 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 58860
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