Exemples d’applications industrielles
La mesure du pouvoir thermoélectrique : une technique originale de contrôle des alliages métalliques

Suivi du vieillissement thermique des aciers austénoferritiques dans les réacteurs nucléaires à eau sous pression

Les aciers des différents composants des réacteurs à eau pressurisée (REP) subissent de nombreux traitements thermomécaniques de mise en forme leur conférant ainsi les propriétés mécaniques et physicochimiques requises (hypertrempes, laminages, etc.). À l’issue de ces traitements, ces aciers se retrouvent dans un état thermodynamique métastable ou instable. L’action de la température par des mécanismes diffusionnels permet un retour progressif vers un état d’équilibre. On parle alors de vieillissement thermique. Le mécanisme de retour vers un état d’équilibre est généralement un mécanisme complexe induisant de nombreuses modifications microstructurales. Les propriétés mécaniques du composant peuvent alors être modifiées. Ainsi, le plus souvent, le vieillissement thermique conduit à un durcissement de l’acier et surtout à une fragilisation. L’acier se déforme moins avant la rupture, on parle alors de perte de ductilité.

Certaines pièces en acier moulé tels que les coudes des générateurs de vapeur (figure 7) du circuit primaire des REP sont réalisées en aciers austénoferritiques. Leur composition est de l’ordre de 20 % en chrome, 10 % en nickel, et quelques pour-cent de molybdène. Au niveau de la microstructure, ils sont constitués de 5 à 25 % de phase ferritique et de 95 à 75 % de phase austénitique. D’un point de vue métallographique, cet alliage est caractérisé par une structure de grains de solidification, à l’intérieur desquels coexistent des colonies de lattes d’austénites entourées de ferrite, formant un squelette continu.

Ces composants ont une température de fonctionnement comprise entre 285 ^oC (côté froid) et 325 ^oC (côté chaud). Ces conditions de fonctionnement sont susceptibles d’entraîner un vieillissement thermique dû à la décomposition spinodale de la ferrite. La décomposition spinodale ne touche que la ferrite et n’affecte pas l’austénite. La ferrite se décompose en zones riches en chrome et en zones riches en fer. Les fluctuations en chrome entraînent la formation d’une microstructure formée d’un réseau percolé en forme d’éponge. En parallèle avec la décomposition...