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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
premier volet de cette étude paru dans cette rubrique (référence ).
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Mécanismes de fragilisation par l’hydrogèneArticle inclus dans l'offre
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1. 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...
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