Stabilité thermique de la phase S issue de la cémentation par le carbone de l’acier AISI 316
Un processus de cémentation plasma par le carbone à basse température a été récemment développé pour l’ingénierie des surfaces des aciers inoxydables austénitiques afin d’obtenir une amélioration simultanée de la résistance à l’usure et à la corrosion. Les propriétés chimiques et mécaniques ainsi que les caractéristiques de structure de cette couche de cémentation réalisée sur un acier AISI 316 dans une fourchette de température de 400 à 600°C ont fait l’objet d’études antérieures. Cet article est axé sur la stabilité thermique de la couche de phase S au carbone. L’examen a été mené sur des échantillons présentant une couche constituée d’une phase S ayant subi un recuit isotherme afin de déterminer les propriétés et les microstructures de la phase S en fonction de la température. Les résultats montrent que la phase S est une phase métastable. Lorsqu’elle est soumise à un recuit à certaines températures pendant un temps suffisamment long, le carbone de la phase S se décompose en carbures de chrome. En conséquence, la résistance à la dureté et à la corrosion varient également. On a construit un diagramme préliminaire de transformation isotherme qui constitue un guide de base pour la réalisation d’acier inoxydable austénitique cémenté plasma à basse température.
Figure 1. Microstructure optique d’un acier inoxydable AISI 316 cémenté plasma (450°C/20 heures).
Figure 2. Profil carbone d’un échantillon cémenté plasma déterminé par SDL (profondeur µm, % carbone en poids).
Figure 3. Microstructure au microscope électronique à transmission et modèle de diffraction de surface sélectionnée de la couche de phase S (B = 01 1, structure cubique à faces centrées).
Figure 4. Influence de la température de recuit sur la dureté superficielle et l’épaisseur des couches des échantillons cémentés plasma (450°C/20 h).
Figure 5. Effet de la durée du recuit sur la dureté superficielle et l’épaisseur de la couche à 450°C/20 heures pour des échantillons cémentés plasma.
Figure 6. Modèles de diffraction par rayons X d’échantillons d’acier inoxydable non traités, cémentés plasma puis recuits (A450 = recuit à 450°C, traitement de 20 heures pour tous les échantillons).
Figure 7. Microstructure au microscope électronique à transmission et modèle de diffraction de surface sélectionnée de l’échantillon recuit à 550°C/20 heures montrant un mélange de gc, Cr23C6 et (Cr, Mo)C.
Figure 8. Courbes de polarisation anodique de spécimens dans différentes conditions.
Figure 9. Diagramme de transformations isothermes de la phase S au carbone.
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