Diffusion dans les métaux

La diffusion dans les métaux constitue un chapitre important de la Métallurgie-Physique : elle est la base même des phénomènes macroscopiques observés au terme d’un traitement thermique pour améliorer les propriétés de volume ou de surface (par un traitement de surface) et, d’une façon générale, elle contrôle l’évolution d’un matériau dès qu’interviennent le temps et la température.

La diffusion a été observée au départ sur des cas simples pour comprendre les mécanismes au niveau du réseau cristallin et pour déterminer les paramètres physiques qui la caractérisent (coefficients de diffusion, énergies d’activation, facteurs de fréquence).

Aujourd’hui, les valeurs numériques propres à de nombreux systèmes (métal pur, impuretés dans un métal pur, alliages binaires, alliages ternaires, etc.) permettent de comprendre les applications possibles et existantes de ces recherches dans des domaines tels que le frittage, les traitements de surface, le soudage, la corrosion : connaissant les constantes de diffusion, on peut prévoir déjà dans des cas simples (carburation des aciers par exemple) les temps et les températures de traitement thermique.

Toutefois, en pratique, les paramètres mis en jeu sont souvent multiples : par exemple, dans une opération de soudage, pour prévoir la diffusion, il faudrait tenir compte à la fois du gradient de température, du champ électrique, des affinités chimiques, des mouvements du métal liquide. Aussi, cet article a donc pour but de séparer l’analyse des différents paramètres afin de mieux saisir leur importance dans les phénomènes de transport.