LES CARACTERISTIQUES METALLURGIQUES ET LA RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE DE DEUX NUANCES D'ACIERS AUSTENITIQUES INOXYDABLES A FORTE TENEUR EN AZOTE DE TYPE 316LN SONT ETUDIEES EN VUE D'UNE UTILISATION SOUS DES SOLLICITATIONS MECANIQUES DANS UN MILIEU CORROSIF (FATIGUE-CORROSION ET FROTTEMENT-CORROSION CONTRE UN POLYMERE UHMWPE). LA PRESENCE D'AZOTE EN FORTE TENEUR DANS LA MATRICE AUSTENITIQUE AUGMENTE LES CARACTERISTIQUES MECANIQUES. L'ORIGINE PROVIENT D'UN DURCISSEMENT PAR SOLUTION SOLIDE INTERSTITIELLE ET D'UN DURCISSEMENT PAR AFFINEMENT DE GRAINS DU A LA PRESENCE DE NITRURES CRNBN DANS L'ACIER HYPERTREMPE. UNE ANALYSE MICROSTRUCTURALE APRES TRAITEMENTS THERMIQUES A MIS EN EVIDENCE LA FORMATION D'AUTRES NITRURES (CR#2N) ET DE PHASES INTERMETALLIQUES ( ET ). LA PHASE Z (CRNBN), STABLE JUSQU'A LA TEMPERATURE DE FUSION DE L'ACIER EST ISSUE D'UNE TRANSFORMATION DE NITRURES NB#XN#Y. EN MILIEU ACIDE ET EN MILIEU CHLORURE, LA PRESENCE D'AZOTE AUGMENTE CONSIDERABLEMENT LA RESISTANCE A LA CORROSION PAR PIQURE ET PAR CREVASSE, ET AMELIORE LES CINETIQUES DE REPASSIVATION APRES UNE DEPASSIVATION MECANIQUE. L'AZOTE INTERVIENT EN S'ACCUMULANT EN EXTREME SURFACE DU FILM PASSIF PAR SEGREGATION ANODIQUE ET REAGIT AVEC LE MILIEU SOUS LA FORME NH#3 ET NH#4#+.

L'objectif de cette étude est de déterminer si l'utilisation d'azote dans l'élaboration d'aciers inoxydables austénitiques influence leur résistance à la Corrosion Sous Contrainte (CSC) en milieu chloruré. Dans ce but, il a été effectué d'une part un travail expérimental sur des aciers industriels modèles et, d'autre part, un travail de simulation numérique basé sur le Corrosion Enhanced Plasticity Model. L'étude de la résistance à la CSC des aciers d'étude sollicités en traction lente et sous charge constante nous a permis de montrer qu'à vitesse de déformation donnée, l'azote permet d'accroître la contrainte critique d'amorçage des fissures sans altérer leur vitesse de propagation. Nous montrons aussi que la teneur en azote influence la vitesse de fluage. Ceci a pour conséquence de modifier le comportement de l'acier en CSC (densité de fissures propagées, vitesse de propagation). Nous confirmons ainsi que l'azote intervient dans ce phénomène d'interaction corrosion déformation par l'intermédiaire de son effet durcisseur. Les simulations numériques nous permettent de retrouver semi quantitativement les résultats expérimentaux, apportant ainsi des réponses quant au mécanisme par lequel l'azote peut intervenir dans la propagation des fissures. Nous montrons que l'azote intervient dans la dynamique d'écrantage de la fissure par un empilement de dislocations via une force de friction. Nous concluons que l'utilisation de l'azote dans la composition d'aciers inoxydables austénitiques permet de bénéficier des avantages liés à l'accroissement des caractéristiques mécaniques sans altérer la propagation des fissures de Corrosion Sous Contrainte

L'addition de fortes teneurs en azote permet l'élaboration de nuances d'aciers inoxydables à propriétés améliorées. Cependant, les mécanismes par lesquels l'azote influe sur la nature et la stabilité de la microstructure, et par conséquent, conditionne les propriétés mécaniques et physico-chimiques des aciers, ne sont pas clairement identifiés. L'objet principal du présent travail est d'étudier l'influence des traitements thermiques sur la microstructure d'aciers inoxydables austénitiques et martensitiques sursaturés en azote, et ce, en vue de leurs applications potentielles à hautes températures. La structure austénitique se décompose par précipitation discontinue de nitrure de chrome lors de maintiens en température sur l'intervalle (700c-900c). Le stade de croissance de cette précipitation s'effectue en conditions non stationnaires, puisque l'on passe d'une réaction régie par la diffusion intergranulaire du chrome à une réaction qui tend à être contrôlée par sa diffusion en volume. Il en résulte que les caractères de la précipitation discontinue ne vérifient pas les prévisions des modèles usuels. L'existence de la précipitation discontinue de nitrure de chrome conduit à un durcissement du matériau. La densité élevée de dislocations dans les structures martensitiques favorise la précipitation continue de divers types de nitrures. Le phénomène existe à des températures aussi basses que 300 °C et la réaction est très rapide. Cependant, la grande finesse des précipités aux températures inférieures à 600 °C rend délicate leur mise en évidence en microscopie électronique, et nécessite d'avoir recours à des techniques indirectes. L'existence de cette précipitation fine s'accompagne d'un durcissement des aciers sur l'intervalle (300 °C - 500 °C)

De nouvelles nuances d'acier inoxydables austénitiques ont été produites dans lesquelles le nickel est remplacé par d'autres éléments gammagènes que sont le manganèse, l'azote et le cuivre. Les comportements de ces nouvelles coulées et de nuance « classiques » de type AISI 304 en milieux chlorurés neutres et acides ont été comparés. L'utilisation de différents tests électrochimiques (potentiostatiques, potentiodynamiques, analyse des transitoires de courant...) et le recours à des techniques d'analyse (telles que MEB, MET et ESCA) a permis de mettre en évidence les principaux effets du nickel, du manganèse et du cuivre sur les phénomènes de corrosion par piqûres des aciers austénitiques, en distinguant les différentes phases qui caractérisent ces phénomènes (à savoir l'amorçage, la propagation et la repassivation des piqûres). Ainsi, la présence de nickel dans les aciers austénitiques ralentit les cinétiques de dissolution de la matrice métallique en fond de piqûre, alors que l'ajout de manganèse (à hauteur de 7.5 %) accroît celles-ci et favorise l'amorçage des piqûres en augmentant la solubilité des inclusions de sulfures de manganèse et de chrome en milieux chlorurés. L'effet de la solubilité des inclusions de sulfures sur la probabilité d'amorçage des piqûres a d'ailleurs été étudié en considérant des sulfures de nature différentes (sulfures de manganèse et de chrome, sulfures de calcium et oxysulfures de cérium et de lanthane). Enfin, deux effets antagonistes du cuivre ont été mis en évidence sur la résistance à la corrosion par piqûres des aciers austénitiques, l'un sur l'amorçage et l'autre sur la repassivation.

L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL EST DE DETERMINER LE ROLE DE L'AZOTE SEUL, AINSI QUE CELUI DE L'AZOTE COMBINE AU MOLYBDENE ET ENFIN CELUI DU TUNGSTENE SUR LA PASSIVATION ET LA RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE DES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES. LES EFFETS DE CES ELEMENTS D'ADDITION ONT ETE ETUDIES EN COUPLANT DES TECHNIQUES ELECTROCHIMIQUES (POTENTIOSTATIQUES ET POTENTIOCINETIQUES) A LA SPECTROSCOPIE DE PHOTOELECTRONS (XPS). LES FILMS PASSIFS FORMES SUR LES ALLIAGES AUSTENITIQUES FE17CR13NIXMOYN (X = 0 OU 3, Y = 0, 0.07 OU 0.15) ONT UNE STRUCTURE BICOUCHE AVEC UNE COUCHE EXTERNE D'HYDROXYDE DE CHROME RECOUVRANT UNE COUCHE INTERNE D'OXYDES DE FER ET DE CHROME, FORTEMENT ENRICHIE EN CR#3#+. L'AZOTE SEUL (SANS MOLYBDENE) N'AMELIORE PAS LA RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE DES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES. IL AUGMENTE LE TAUX DE DISSOLUTION ACTIVE DU METAL. L'AZOTE DANS LE FILM PASSIF SE TROUVE SOUS DIFFERENTES FORMES. L'AZOTE SEGREGE A L'INTERFACE METAL/FILM (N1) (SEGREGATION ANODIQUE) SE TROUVE SOUS FORME D'ILOTS DE NITRURE DE CHROME. L'AZOTE A LA SURFACE DU FILM PASSIF SE TROUVE SOUS FORME DE DEUX ESPECES (N2 ET N3), CORRESPONDANT A DES ENERGIES DE LIAISON DE N1S PLUS ELEVEES. CES DEUX ESPECES NE PROVIENNENT PAS UNIQUEMENT DE L'AZOTE DANS L'ALLIAGE. L'ADDITION DE MOLYBDENE ET DE 0.07 OU 0.15% N AMELIORE LA RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE DES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES. L'AUGMENTATION DE LA TENEUR EN AZOTE DE 0.07 A 0.15% N'AMELIORE PAS LA RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE ET PRESENTE DANS CERTAINS CAS UN EFFET NEFASTE. LE TAUX DE DISSOLUTION ACTIVE EST DANS TOUS LES CAS AUGMENTE PAR L'AZOTE. LE MOLYBDENE EST LOCALISE DANS LA PARTIE EXTERNE DU FILM PASSIF SOUS FORME MO#6#+ ET DANS LA PARTIE INTERNE SOUS FORME MO#4#+. LA MEILLEURE RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE PRODUITE PAR VIEILLISSEMENT DU FILM PASSIF EST DUE A L'ENRICHISSEMENT EN OXYDES DE CHROME ET DE MOLYBDENE. LE TUNGSTENE AMELIORE LA PASSIVATION ET LA RESISTANCE A LA CORROSION LOCALISEE DES ACIERS INOXYDABLES AUSTENITIQUES. CET EFFET BENEFIQUE EST CEPENDANT MOINS MARQUE QUE CELUI DU MOLYBDENE. LE TUNGSTENE EST PRESENT DANS LA PARTIE EXTERNE DU FILM PASSIF, SOUS FORME W#6#+. NOUS N'AVONS PAS IDENTIFIE DE W#4#+. L'ABSENCE DE W#4#+ DANS LE FILM PASSIF POURRAIT EXPLIQUER LE CARACTERE MOINS BENEFIQUE DU TUNGSTENE PAR RAPPORT AU MOLYBDENE

L'analyse de la resistance a fatigue-corrosion d'un acier inoxydable austeno-ferritique de type z3 cnd 22 05 a l'azote fait apparaitre un comportement macroscopique identique a tous les niveaux de deformation appliques. La phase austenitique, durcie par la presence d'azote, participe a la deformation a tous les niveaux, et la phase ferritique ne se deforme pas par maclage. Une etude de la phase ferritique de l'alliage bi-phase a ete entreprise et met en evidence certains parametres responsables de la deformation par maclage de ces aciers a temperature ambiante. L'analyse du comportement electrochimique (milieu nacl 30g/l, ph = 6,5) du duplex et de ses deux phases montre que la phase ferritique protege cathodiquement la phase austenitique. Mais, les resultats de fatigue-corrosion montrent que la difference de duree de vie par rapport a l'air est non negligeable. Cette difference est expliquee par un effet du milieu corrosif sur les joints de phases, et un effet de la texture morphologique de l'acier a ete souligne. L'application d'un potentiel cathodique montre un aspect de la fissuration tres different de celui etudie a pontentiel libre. Une modelisation des differents comportements a ete entreprise en tenant compte des divers potentiels appliques et des resultats obtenus sur la phase austenitique en corrosion sous contrainte.