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Plasmons de surface : principes physiques et applicationsArticle de référence | Réf : M55 v3
Auteur(s) : Pierre GUIRALDENQ
Date de publication : 10 avr. 1994
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L’interaction d’un gaz avec un métal joue un rôle important dans de nombreux domaines métallurgiques, indépendamment des procédés industriels utilisés largement pour les traitements de surface (cémentation, nitruration).
En effet, au cours de l’élaboration, un métal liquide peut dissoudre des quantités notables de gaz (hydrogène, oxygène) qui ne sont pas forcément éliminées par la suite. Il s’ensuit des effets particulièrement nocifs tels que la fragilisation (zirconium, titane par l’oxygène, fer par l’hydrogène), la porosité (flocons) et les effets de ségrégation inverse.
C’est en particulier l’action de l’hydrogène sur les aciers qui a été étudiée avec attention car elle entraîne une chute rapide des caractéristiques mécaniques, par diminution de ductilité de l’acier. L’hydrogène peut provenir soit des tout premiers stades de l’élaboration de l’acier par la présence d’humidité, soit par un chargement en hydrogène cathodique lors d’un dépôt électrolytique (traitements de surface). La vitesse de diffusion de l’hydrogène dans le fer à la température ambiante est très grande, de l’ordre de 10–6 à 10–7 cm2 · s–1. Le mécanisme par lequel se produit cette diffusion est de type interstitiel : il semble que l’hydrogène se déplace d’ailleurs à l’état de proton et non d’atome neutre ou combiné, le fer étant un élément de transition.
Bastien et Azou [49] ont montré que la présence d’hydrogène ne modifie pas les caractéristiques mécaniques de l’acier doux dans tout le domaine élastique. Mais, dès que le domaine plastique est atteint, la présence de nouveaux défauts de structure va permettre une localisation et un piégeage de l’hydrogène. Ces auteurs, ainsi que Plusquellec, [50] [51] [52] [53], ont expliqué le mécanisme de la fragilisation du fer par l’interaction des défauts et des protons : la déformation plastique s’accompagnant d’un mouvement des dislocations, il y a alors progressivement empilement des défauts sur les joints de grains et augmentation locale de la concentration en hydrogène. La recombinaison des ions hydrogène produirait ainsi de fortes tensions internes.
La mesure des coefficients de diffusion de l’hydrogène...
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ÉTUDE ET PROPRIÉTÉS DES MÉTAUX
(1) - ZENER (C.) - * - Journal of Applied Physics, 22, p. 372 (1951).
(2) - WERT (C.), ZENER (C.) - Coefficients de diffusion atomique interstitielle. - Phys. Review, 76, p. 1169 (1949).
(3) - ASKILL (J.), GIBBS (G.B.) - * - Phys. Stat. Sol., 11, p. 557 (1965).
(4) - ADDA (Y.), DOAN (N.V.), RONTIKIS (V.) - Simulation of diffusion in solids. Diffusion in metals and alloys - DIMETA 88 (cf. ouvrages généraux), p. 105 à 126, 10 fig., 8 tabl. (76 réf.).
(5) - LE CLAIRE (A.D.) - On the theory of impurity diffusion in metals - (Théorie de la diffusion des impuretés dans les métaux). Philosophical Mag. (GB), no 7, p. 141-67, 4 tabl. bibl. (54 réf.) (1962).
(6) - LE CLAIRE (A.D.), LIDIARD (A.B.) - * - Phil. Mag., 1, p. 518...
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