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Thèse soutenue

Caractérisation d'une nuance d'acier inoxydable martensitique enrichie à l'azote : résistance à la corrosion, proposition d'un traitement de trempe de surface pour application aéronautique

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Auteur / Autrice : Anne Litalien
Direction : Jean Lopitaux, Claude Robin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Science des matériaux
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Les roulements aéronautiques sont soumis à des sollicitations de plus en plus complexes. Ils doivent ainsi posséder une ténacité importante à cœur, une dureté élevée en surface, et des contraintes résiduelles de compression, favorables à la durée de vie en fatigue. Cette étude cherche à ajouter à ces propriétés la résistance à la corrosion par les embruns marins en proposant un traitement de trempe de surface après chauffage par induction pour une nuance d'acier inoxydable martensitique. La caractérisation métallographique des nuances X40CrMoVN16-2 et X100CrMo17 montre que le remplacement d'une partie du carbone par de l'azote dans la composition de l'acier affine la structure (moins de carbures primaires, teneur en chrome de la matrice plus élevée) sans nuire aux caractéristiques mécaniques. La comparaison d'essais de corrosion en brouillard salin avec des mesures électrochimiques de polarisation dans différents milieux a permis d'évaluer l'influence de la microstructure issue de revenus à des températures allant de 200ʿC à 700ʿC sur la résistance à la piqûration. Pour des revenus inférieurs à 500ʿC, des teneurs élevée en chrome et faible en précipités non remis en solution (sites favorables à la formation de piqûres) gouvernent l'efficacité du film passif. Au-delà de 640ʿC, la présence de nitrures Cr2N apporte une résistance supplémentaire par repassivation des piqûres naissantes. Des traitements d'austénitisation rapide ont mis en évidence l'influence de la structure de départ, de la vitesse de chauffe et de la température atteinte sur les propriétés mécaniques. L'augmentation de la vitesse, qui favorise la germination d'une fine dispersion d'austénite dans la ferrite non encore transformée, entraîne un durcissement de type structural. Le niveau de contraintes de compression dû à la formation en surface d'une martensite à l'azote reste inchangé après un revenu de détente. Cependant les contraintes de traction du cœur handicapent sa résistance à la piqûration.