Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Certains métaux et alliages ont un domaine de passivité suffisamment étendu dans tout un ensemble de milieux, ce qui leur permet d'être utilisés sans aucune protection surajoutée. L'article présente les propriétés techniques précises et les emplois types de chaque famille d’alliages : métaux et alliages à usage général comme les aciers inoxydables et les alliages d’aluminium, ou à usages particuliers comme les alliages de nickel, de tantale, de zirconium, le niobium ou le tantale.
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Certain metals and alloys have a sufficiently large passivity domain in a wide variety of environments, which allow for their usage without requiring any additional protection. This article presents the precise technical properties and standard uses of each alloy family: metals and alloys for general use such as stainless steels and aluminum alloys or for specific use such as nickel, zirconium, niobium or tantalum.
Auteur(s)
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Jean-Louis CROLET : Ingénieur Civil des Mines, Docteur ès Sciences - Ingénieur Conseil
INTRODUCTION
Les désignations d'alliages sont exprimées, dans la mesure du possible, dans les termes prévus par les normes françaises. Lorsque cela est impossible ou inusité, il est parfois fait appel à certaines marques commerciales passées dans le langage commun. Au demeurant, même si ces marques ont toujours un propriétaire officiel, certaines ne correspondent plus à aucun produit précis. Ainsi même chez leur propriétaire, elles ne représentent plus qu'un radical identitaire couvrant tout un ensemble de produits dérivés de l'ancêtre commun, et fort heureusement considérablement améliorés par rapport à lui. Leur emploi présent servira donc de la même manière à désigner l'ensemble de la descendance actuelle de l'ancêtre de ce nom.
Les pourcentages sont, sauf mention spéciale, systématiquement exprimés en masse.
Les principaux moyens de lutte contre la corrosion ont été décrits dans le dossier Corrosion en milieu aqueux des métaux et alliages de ce traité [M 150].
Le présent dossier est consacré à l'emploi de métaux et alliages dont le domaine de passivité est suffisamment étendu dans tout un ensemble de milieux, et où ils peuvent donc être utilisés sans aucune protection surajoutée. Son but est de donner un fil directeur permettant de lever les trois difficultés fondamentales inhérentes à cette utilisation, à savoir :
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le hiatus entre les exposés généraux sur la corrosion, tel le chapitre Corrosion en milieu aqueux des métaux et alliages [M 150] de ce traité et les données techniques précises sur chaque famille d'alliages, données figurant dans les chapitres de ce traité et du traité Matériaux métalliques :
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aciers inoxydables,
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données numériques sur les aciers inoxydables,
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propriétés de l'aluminium et des alliages d'aluminium corroyés,
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données numériques sur l'aluminium et les alliages d'aluminium de transformation,
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niobium,
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titane et alliages de titane ;
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le choix des familles d'alliages. Ce choix est en effet souvent plus difficile que celui de l'alliage lui-même au sein d'une famille d'alliages donnée. Or il n'est que très rarement traité dans les ouvrages focalisés sur les mécanismes, la science ou la stricte technique. À cet égard, on notera d'ailleurs que, paradoxalement, les alliages les plus résistants sont en fait les moins employés, car ils sont exclus de bon nombre d'emplois par d'autres alliages moins coûteux. Des emplois types pour chaque famille seront donc donnés ;
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le choix d"utiliser des métaux passivables. Même si cela peut paraître un truisme, l'utilisation de métaux passivables résulte par définition du choix d'utiliser ce type de propriété technique. Historiquement, il est vrai que ces alliages ont été développés pour des marchés et des applications où il n'y avait guère d'alternative. Néanmoins, dès lors que ces alliages furent devenus non seulement commercialement disponibles, mais véritablement banalisés, leur utilisation s'est ensuite étendue à des applications où leur usage ne découlait plus d'aucune obligation technique. Et là encore, cet éclairage omniprésent dans la corrosion contemporaine n'est que très rarement et très superficiellement traité dans la plupart des ouvrages précités.
Ainsi, ce qui s'est longtemps traduit par des généralités économiques un peu convenues dans une tradition de culture peut être un peu trop exclusivement scientifique et technique, se trouve en réalité au cœur de ce que l'on appelle aujourd'hui le management de la corrosion.
VERSIONS
- Version courante de oct. 2024 par Jean-Louis CROLET
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Présentation
4. Métaux et alliages passivables à usages particuliers
4.1 Alliages de nickel
Le nickel est un métal peu réactif, ce qui se traduit dans la pratique par les deux caractéristiques suivantes.
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Le nickel est un métal noble : la dissolution anodique du nickel se situe en effet dans un domaine de potentiel largement au-dessus du domaine de la réduction des ions H+. Il en résulte qu'en milieux acides non oxydants, c'est-à-dire en l'absence d'autres fonctions oxydantes que la réduction des ions H+, la vitesse de corrosion du nickel est très réduite.
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Le nickel est un métal difficilement passivable : soit parce que son courant critique de passivation est très élevé, soit parce que, dans un bon nombre de milieux, le domaine de passivité lui-même n'existe pas.
En fonction de ces deux propriétés, on est ainsi amené à classer les alliages de nickel en deux catégories : les alliages au chrome et les alliages sans chrome.
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Alliages au chrome
Dans ces alliages, comme dans les aciers inoxydables, une addition de plus de 10 % de chrome (environ) rend l'alliage aisément passivable. Les alliages au chrome constituent donc la prolongation naturelle des aciers inoxydables à très forte teneur en nickel ; ils contiennent d'ailleurs, le plus souvent, une certaine teneur résiduelle en fer (2 à 8 %).
Comme pour les aciers inoxydables, on distingue une gradation de la résistance à la corrosion entre les alliages au chrome seul comme l'Inconel 600 (15 % Cr) et les alliages au chrome-molybdène comme l'Inconel 625 (21 % Cr, 9 % Mo) ou l'Hastelloy C (15 % Cr, 16 % Mo).
À côté de ces trois nuances de référence, de très nombreuses compositions intermédiaires sont aujourd'hui proposées, en fonction de la spécificité de certains marchés, de la concurrence entre fournisseurs, mais aussi de la mode.
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Alliages sans chrome
Comme le nickel non allié, les alliages sans chrome sont difficilement passivables. En revanche, certains éléments d'alliage permettent d'accentuer encore le caractère de noblesse du nickel.
On distingue ainsi des alliages au cuivre comme le Monel (30 % Cu)...
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Métaux et alliages passivables à usages particuliers
ANNEXES
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Depuis la précédente édition de cet article en 1994, la généralisation des PC et de l'Internet a complètement bouleversé les usages de la bibliographie, et en conséquence, les ouvrages disponibles. Ainsi, certains ouvrages cités dans l'édition précédente ont été réédités et en partie actualisés. Par contre, d'autres sont aujourd'hui introuvables dans le commerce, et même s'ils conservent toujours le même intérêt, ils ont été retirés de la liste.
À l'opposé, de nombreux leaders universitaires de par le monde ont cherché à renouveler les ouvrages historiques des pionniers, et chacun y est allé de son livre de 400 pages sur le thème général et récurrent de « Théorie et Pratique ». Toutefois, les besoins concrets et détaillés d'aujourd'hui ne sont plus les besoins généraux d'autrefois, et hormis un éclairage plus poussé sur les derniers thèmes de recherche en vogue, ils n'apportent guère d'assistance à l'utilisation pratique des matériaux. Cette famille d'ouvrages n'a donc pas été mentionnée. Mais comme ce sont tous des livres plus ou moins récents, les lecteurs éventuellement intéressés pourront facilement les trouver avec les mots clefs appropriés dans...
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