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Auteur(s)
-
Jean‐Charles BOSSON : Docteur chimie‐physique - Creusot‐Loire Industrie. Centre de Recherche des Matériaux du Creusot
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Les problèmes posés par le dosage de l’hydrogène dans l’acier ne sont pas faciles à résoudre. Il s’agit de doser de très faibles quantités de cet élément (de 0,1 à quelques microgrammes par gramme d’acier) dans une matrice qui ne le retient pas facilement et qui peut même, dans une certaine mesure, réagir avec lui.
En effet, l’hydrogène va exister sous de multiples formes dans l’acier. Ces formes peuvent être ou non en équilibre mutuel, mobiles ou immobiles.
Par ailleurs, les sources de contamination ou de pollution des échantillons sont innombrables, qu’elles soient minérales (vapeur d’eau, hydroxydes...) ou organiques (graisses...).
Les réponses apportées aujourd’hui à ces problèmes de déterminations qualitative et quantitative de l’hydrogène présent dans l’acier peuvent être classées en trois parties :
-
le prélèvement : quels sont les différents types existants mais aussi et surtout comment obtenir un « bon échantillon » ? ;
-
le dosage : quelles sont les différentes techniques possibles à mettre en œuvre pour mesurer la quantité exacte d’hydrogène présent dans l’échantillon ? ;
-
la critique du dosage : comment s’assurer que tout s’est bien passé et quelle foi accorder aux valeurs obtenues ?
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1. Différents états d’existence de l’hydrogène dans les aciers
Comme il a été mentionné précédemment, l’hydrogène existe sous de multiples formes. On distingue ainsi :
-
l’hydrogène sous forme protonique
![]()
Selon Friedel [1], l’hydrogène monoatomique donne son électron à la couche conductrice 3d du métal ; on parle alors de proton écranté en position interstitielle dans le réseau, et cette forme est mobile (diffusion interstitielle) ;
-
l’hydrogène sous forme moléculaire (H2)
Lorsqu’un défaut (fissure, cavité, pore...) a un volume suffisant, l’hydrogène peut reprécipiter de l’état atomique
![]()
à l’état moléculaire H2 . Comme pour l’hydrogène moléculaire situé à l’extérieur du métal, on peut théoriquement parler d’un équilibre de Sieverts :![]()
avec :
-
![]()
: - concentration en H protonique interstitiel
-
![]()
: - pression (interne) en H2 moléculaire.
À moins que le défaut en question ne grossisse ou ne se déplace au cours du temps, auquel cas les molécules d’H2 peuvent le suivre, cette forme d’hydrogène est immobile : l’hydrogène moléculaire ne peut diffuser dans le réseau (le passage à une autre forme est nécessaire) ;
-
à l’état moléculaire H2 . Comme pour l’hydrogène moléculaire situé à l’extérieur du métal, on peut théoriquement parler d’un équilibre de Sieverts :
-
l’hydrogène sous forme adsorbée (H a)
Que ce soit sur une surface externe ou interne, l’hydrogène...
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Différents états d’existence de l’hydrogène dans les aciers
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FRIEDEL (J.) - Electronic structure of H in metals. Ber. - der Buns. Gesell. vol. 76, p. 828‐831 (1972).
-
(2) - FUWA (T.) - Hydrogen and nitrogen in liquid iron alloys. - Intern, conf. on the phys. chem. of iron and steel making, Versailles, p. 186‐193, oct. 1978.
-
(3) - BOILLOT (P.), HANIN (M.), MAEDER (C.) - Dosage rapide de l’hydrogène dans l’acier liquide. - Rapport IRSID RT237 (1972).
-
(4) - GUIONNET (M.), JEKO (G.), WITTMAN (A.) - Contribution au prélèvement et au dosage de l’hydrogène dans l’acier liquide. - Rapport IRSID RT213 (1973).
-
(5) - STAATS (G.), TROBS (V.) - * - Arch. Eisenhuttenw 47‐8, 489 (1976).
-
(6) - GELLER (W.), SUN (T.) - Einfluss von legierungazusätzen auf die Wasserstoffdiffusion im Eisen und beitrag zum System Eisen-Wasserstoff, - ...
ANNEXES
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