Oxidation, pickling and over-pickling mechanisms of high silicon alloyed steel grades

par Amine Alaoui Mouayd

Thèse de doctorat en Génie des Procédés et Technologies Avancées

Sous la direction de Eliane Sutter.

Le jury était composé de À renseigner Refait, À renseigner Nogueira, À renseigner Sutter, À renseigner Tribollet, À renseigner Arefi-Khonsari, À renseigner Kevin, À renseigner Koltsov.

  • Titre traduit

    Mécanismes d'oxydation, de décapage et de sur-décapage des aciers fortement alliés au silicium


  • Résumé

    Les mécanismes d'oxydation, de décapage et sur-décapage d'un acier bas carbone est d'un acier fortement allié au silicium (1,6 et 3.2 % en masse de silicium) ont été étudiés. Le suivi de l'oxydation par thermogravimétrie et la caractérisation de la calamine des aciers fortement alliés au silicium a montré un effet très marquant de passivation de la couche de silice. Les calamines des échantillons modèles sont composées de couches d'hématite, magnétite et wüstite partiellement décomposée en fer et magnétite pour l'acier bas carbone. Pour l'acier au silicium, la fayalite est présente à l'interface acier/wüstite sous forme de grains ou d'une couche interne. Le suivi du potentiel de circuit ouvert pendant le décapage et sur-décapage de ces échantillons a montré un potentiel de corrosion stable et anodique pour les oxydes de fer et une chute drastique de ce potentiel au contact de l'acide avec le métal. Le suivi du taux de dissolution totale par ICP-AES combiné avec des mesures de courant de corrosion par la méthode de Tafel a montré une contribution importante de la dissolution électrochimique par oxydation de la wüstite et la magnétite et réduction de Fe3+ issu de la dissolution chimique de l'hématite et la magnétite. La fayalite est libérée dans la solution par dissolution de la wüstite ou du métal adjacents. Après le contact acide/metal, toutes les dissolutions sont exclusivement électrochimiques par corrosion du métal et réduction de la magnétite (cas des calamines industrielles). La spectroscopie d'impédance électrochimique a été utilisée pour la première fois pour ce type d'étude. L'estimation des valeurs de capacité a montré un comportement pseudo passif pour la couche d’hématite et d’électrode poreuse pour la wüstite.


  • Résumé

    Oxidation, pickling and over-pickling mechanisms of a low carbon steel and a high alloyed steel (1.6 and 3.2 wt.% Si) were investigated. The monitoring of oxidation with thermogravimetry and characterization of scale showed a very important passivating effect of the silica layer. Model scales are composed of layers of hematite, magnetite and partially decomposed wüstite into iron and magnetite for the low carbon steel. For the silicon steel, fayalite is present in the steel/wüstite interface as grains or an internal layer. Open circuit potential measurements during pickling and over-pickling of these samples showed a stable and anodic corrosion potential for iron oxides and a significant potential jump once the acid reaches the metal. The monitoring of the total dissolution rate with ICP-AES coupled with corrosion current measurements with the Tafel method showed an important contribution of electrochemical dissolution by oxidation of wüstite and magnetite and reduction of Fe+3 from chemical dissolution of hematite. Fayalite is liberated in the solution by dissolution of the surrounding wüstite or metal. After the contact acid/metal, all dissolutions are exclusively electrochemical by corrosion of the metal and reduction of magnetite (case for industrial scales). Electrochemical impedance spectroscopy was used for the first time for this kind of studies. The estimation of the capacitance values showed a passive like behaviour for hematite and a porous electrode one for wüstite.

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