Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Anne-Marie BRASS : Docteur ès sciences - Chercheur au CNRSLaboratoire de Métallurgie structurale, université Paris-Sud (Orsay)
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Jacques CHÊNE : Docteur ès sciences - Chercheur au CNRSLaboratoire de Métallurgie structurale, université Paris-Sud (Orsay)
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Lionel COUDREUSE : Docteur-IngénieurCentre de recherche des Matériaux du CreusotCreusot-Loire industrie
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien que les phénomènes de fragilisation par l’hydrogène (FPH) aient été largement étudiés dans les dernières décennies, le problème reste d’actualité. D’un point de vue théorique, la compréhension des mécanismes de base reste incomplète et des recherches sont encore nécessaires.
L’atome d’hydrogène, en raison de sa petite taille, peut diffuser relativement facilement dans les aciers, même pour des températures basses. Dans le matériau, il peut interagir avec les défauts microstructuraux. Les interactions hydrogène-dislocations sont à la base des théories les plus récentes sur la fragilisation par l’hydrogène.
Pour une étude générale sur la fragilisation des aciers par l’hydrogène, le lecteur se reportera à l’article :
Fragilisation des aciers par l’hydrogène : étude et prévention Fragilisation des aciers par l’hydrogène : étude et prévention
premier volet de cette étude paru dans cette rubrique (référence ).
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Présentation
Mécanismes de fragilisation par l’hydrogène1. Interactions hydrogène-métal
1.1 Quelques caractéristiques de l’hydrogène
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Considérations d’ordre géométrique
Les grandeurs rassemblées dans le tableau 1 permettent quelques commentaires généraux sur le comportement de l’hydrogène dans les aciers.
L’hydrogène est le plus petit des atomes ; son rayon atomique, du même ordre de grandeur que la taille des sites interstitiels du réseau métallique, lui permet d’entrer facilement en solution d’insertion dans le fer et les aciers. Les sites interstitiels privilégiés sont les sites tétraédriques pour la structure cubique centrée et octaédriques pour la structure cubique à faces centrées.
Cependant, le volume molaire partiel relativement élevé de l’hydrogène indique que son introduction dans le fer induit une distorsion notable du réseau : l’introduction d’un atome d’hydrogène dans une position interstitielle entraîne une augmentation du volume du système d’une valeur équivalente à environ 1/5 de l’augmentation de volume associée à l’addition d’un atome de métal. Les distorsions induites pourront donc conduire à la formation de défauts dans le matériau, d’autant plus facilement que la répartition de l’hydrogène sera hétérogène. Parallèlement, la présence de champs de déformation dans le matériau imposera une distribution hétérogène de l’hydrogène qui se localisera préférentiellement dans les zones soumises à des contraintes hydrostatiques positives (dilatation du réseau).
La mobilité de l’atome d’hydrogène est très grande dans les aciers ; cela est dû à sa taille (volume d’activation négligeable), sa masse (fréquence de saut élevée) et l’existence d’une forte densité de sites interstitiels disponibles. Bien que fortement dépendante de la structure cristalline, elle est, à...
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Interactions hydrogène-métal
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHÊNE (J.), BRASS (A.M.) - Interactions hydrogène-métal en relation avec le processus de corrosion sous contrainte - . Corrosion sous contrainte, éds. D. Desjardins et R. Oltra. Les Éditions de Physique, p. 159-210 (1992).
-
(2) - ALEFELD (G.), VÖLKL (J.) - * - Hydrogen in metals. Springer Verlag p. 321 (1978).
-
(3) - BASKES (M.I.), MELIUS (C.F.), WILSON (W.D.) - Hybrid calculations of the properties of hydrogen in metals - . Hydrogen Effects in Metals, éds. I.M. Bernstein et A.W. Thompson. TMS AIME p. 67-75 (1980).
-
(4) - ITSUMI (Y.), ELLIS (D.E.) - Electronic bonding characteristics of hydrogen in bcc iron - . J. Mater. Res., 11, 9 p. 2206-2219 (1996).
-
(5) - SPEISER (R.) - Hydrogen in metals - . Stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement of iron base alloys. NACE Pub. France p. 226-243 (1973).
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