Oxydation à haute température d'un acier réfractaire commercial Fe-23Cr-13Ni
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Date
2009
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Abstract
D'un point de vue économique, la dégradation progressive des matériaux, due à
l'effet d'un environnement agressif est un problème majeur pour la tenue en service de
nombreuses installations et pièces de machine, notamment dans des domaines tels que la
production, la transformation de l'énergie et les transports, ou les températures atteintes
peuvent être élevées.
Dans ce cas, ce ne sont plus seulement les propriétés mécaniques du matériau qui
vont déterminer son domaine d'utilisation, mais également son comportement vis-à-vis
d'un milieu corrosif.
En règle générale, on observe la formation et le développement d'une couche de
produits de corrosion à la surface des matériaux métalliques soumis à de hautes
températures dans un environnement gazeux contenant des espèces agressives.
La résistance chimique repose alors sur l'aptitude de cette couche à isoler le
matériau sous–jacent des éléments agressifs. En effet, la couche obtenue peut-être
protectrice dans le cas où les produits le constituants sont stables dans les conditions
d'utilisation et qu'ils forment une barrière à la diffusion des espèces.
Dans le cas de l'oxydation, on utilise principalement des alliages contenant de
l'Aluminium et/ou du chrome, qui développent à haute température une couche de
Chromine (Cr2O3) ou d'Alumine (Al2O3). Ces composés étant pratiquement les seuls à
offrir, du point de vue des vitesses de diffusion et de la croissance des couches, une
protection adéquate.
Il est important de signaler que le caractère protecteur de ces couches peut être
interrompu, en particulier suite à l'apparition de contrainte mécanique amenant la couche à
se décoller et à des phénomènes de fissuration et d'écaillage.
L'ensemble des travaux effectués concerne un acier réfractaire Fe-23Cr-13Ni qui
nous a été gracieusement fourni par la société Avesta Sheffield.
Cet acier est conçu pour des usages à hautes températures, dans les fours de traitement
thermique, les incinérateurs ainsi que dans l'industrie pétrochimique.
Celui-ci devrait développer, de par sa forte teneur en chrome, une couche de chromine
protectrice, éventuellement recouverte d'une couche d'oxyde mixte due à la présence de
manganèse dans l'alliage, lors de son oxydation à haute température.