Traitements thermiques des alliages de zirconium et de hafnium

Les traitements thermiques sont utilisés tout au long de la gamme de transformation des alliages de zirconium et de hafnium pour en modifier la microstructure, permettre une transformation ultérieure et obtenir les propriétés finales qui varient significativement d’une application à une autre. Il est donc indispensable de les maîtriser sur l'aspect thermique et d’en connaître les effets sur les évolutions microstructurales et leurs conséquences sur les propriétés, comme en témoignent les nombreux documents de la littérature.

Cet article est une synthèse du sujet, avec une première partie consacrée à des rappels de thermique, la présentation des grandeurs relatives aux alliages de zirconium, les pratiques industrielles en termes de vitesse de chauffage et de refroidissement, et les atmosphères utilisées lors des traitements thermiques. Dans une deuxième partie, nous décrivons l'influence de tous ces aspects sur les microstructures et les propriétés en lien avec les pratiques industrielles : la transformation de phase β  →  α au refroidissement (trempe) et les caractéristiques microstructurales associées, mais aussi les cinétiques de recristallisation. Les évolutions microstructurales (comme les phases précipitées à l’équilibre thermodynamique et le grossissement des précipités en lien avec la corrosion) sont précisées en fonction du temps et de la température. Les évolutions de texture sont abordées, comme l’influence des traitements thermiques sur les propriétés. Un dernier paragraphe est consacré au hafnium.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles utilisés. Il se reportera également aux articles  [M 2360] (Métallurgie du zirconium et du hafnium) et  [M 4 785] (Propriétés du zirconium et du hafnium).