Caractérisation de l’acier inoxydable X5CrNi18-10 et étude de son oxydation à température

Abstract

Le choix d’un matériau pour une application donnée nécessite de s’assurer sa durabilité dans ses conditions d’emploi, en particulier environnementales. Ceci est particulièrement vrai pour les systèmes destinés à travailler à des températures élevées et dans des atmosphères corrosives. Pour cela, la connaissance et la compréhension du phénomène d’oxydation est indispensable afin de prévoir la durée de vie des structures et de proposer des solutions de protection adaptées. L’étude de l’oxydation à haute température est par conséquent un sujet fortement interdisciplinaire, à l’interface de la physico-chimie des matériaux métalliques. L’intérêt des aciers inoxydables réside dans leurs nombreuses caractéristiques de résistance mécanique (dureté, résilience, résistance à la déformation). Un avantage majeur de ces aciers est leur résistance à la corrosion et à l’oxydation à chaud, due à la présence en surface d’une couche protectrice, constituée majoritairement d’oxydes et d’hydroxydes de fer et de chrome. Leur cout d’élaboration reste relativement modéré, du fait de l’abondance naturelle du minerai de fer. Enfin, ces aciers sont pratiquement entièrement recyclables. Toutes ces caractéristiques font de l’acier inoxydable un matériau de prédilection pour de multiples applications, aussi bien pour l’usage courant que pour les technologies de pointe, particulièrement dans les équipements ménagers, la coutellerie, l’horlogerie, les industries automobiles, papetières, chimiques, pharmaceutiques, pétrolières, agro-alimentaires, équipements maritimes, nucléaires, aéronautiques, … etc. Parmi les nombreuses nuances d’aciers inoxydables, l’acier austénitique X5CrNi18-10 (AISI 304) est plus fréquemment utilisé. L’amélioration de la résistance à l’oxydation par la modification de la composition superficielle à fait l’objet de plusieurs recherches. Notre travail s’inscrit dans cette problématique qui consiste à augmenter la résistance à l’oxydation à haute température de l’acier inoxydable X5CrNi18-10 par traitement de calorisation. Ce travail comporte trois parties principales. La première présente une synthèse bibliographique partagée en trois chapitres. Le premier englobe des généralités sur les aciers inoxydables, le deuxième sur le comportement à l’oxydation à hautes températures des aciers inoxydables et le dernier chapitre traite quelques généralités sur le revêtement de calorisation et ses différents procédés