Absorption et désorption de l'hydrogène dans les aciers liées aux opérations d'électrozingage

par Luc Demeulier

Thèse de doctorat en Métallurgie

Sous la direction de Catherine Dagbert.


  • Résumé

    Si une étude présente un caractère expérimental important, elle se heurte rapidement a la réalisation d'un très grand nombre d'essais, et par conséquent à des interprétations complexes et fastidieuses. Pour lever ces difficultés, une utilisation rationnelle de la méthodologie des plans d'expériences peut être effectuée. Cet outil a ainsi permis d'isoler les paramètres les plus importants vis-à-vis de l'absorption et la désorption de l'hydrogène au cours du procédé d'électrozingage. Nous avons montré que le produit peut se décomposer en deux sous-ensembles au comportement différent : le substrat d'acier et le dépôt de zinc. La meilleure méthode pour doser l'hydrogène piégé dans le dépôt est de réaliser sa fusion sous gaz vecteur et cette quantité est modifiée par les paramètres significatifs (c'est-a-dire ayant une influence) du zingage (chimie du bain, densité de courant, présence d'additifs organiques et interaction entre ces deux derniers paramètres). Cependant, il n'existe pas de corrélation entre cette mesure et le risque de fragilisation par l'hydrogène. Par contre, une corrélation est observée si nous effectuons les dosages par désorption sous vide à 300°C. Nous avons pu fixer des plages de valeurs, pour nos aciers, de concentration critique en hydrogène. Ainsi, dans le cas de l'acier au carbone xc55 martensitique, une valeur précise de la concentration critique, 0,75 cm3/100 g de métal, a été déterminée. Cependant, il n'est pas possible de généraliser cette limite a tous les aciers : en effet, si la quantité d'hydrogène diffusible ne varie pas avec la composition chimique ou le traitement thermique de l'acier, la concentration critique, elle, en dépend fortement ; ainsi, elle est inferieure a 0,13 cm3/100 g pour un acier 42 cd 4 traite a 44/46 hrc, alors que pour ce même acier traité à 37/39 hrc, elle est supérieure à 0,29 cm3/100 g. La concentration en hydrogène diffusible dans l'acier est essentiellement déterminée par la phase de décapage acide (pour l'absorption) et le dégazage industriel (pour la désorption). Cependant, l'effet limite de cette dernière opération incite à imposer une meilleure maitrise industrielle du décapage acide afin de limiter l'absorption de l'hydrogène dans le substrat. L'observation des facies micro fractographique de pièces cassées par rupture différée a permis de lever, en partie, l'ambiguïté sur l'origine de la rupture. Lorsque le facies est entièrement inter granulaire et avec une grande quantité de pattes d'oie, nous pouvons conclure avec certitude que la rupture est due a l'hydrogène en relation avec son piégeage sur les joints de grains, et une modification des mécanismes de déformation plastique.

  • Titre traduit

    Hydrogen absorption and desorption in steels due to zinc electroplating process


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Informations

  • Détails : 1 vol. (134 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 101 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 58861
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