Brevet FR2170971A1 — publié le 19730921

La présente invention,due aux travaux de Mademoiselle Simone MARAVAL, Messieurs Paul SALLE, Louis-VINCENT du Commissariat à l'Energie Atomique, et Monsieur Jean MONTUELLE du Centre National de la Recherche Scientifique, est relative au traitement des aciers ordinaires non alliés ou faiblement alliés en vue de permettre de résister à la corrosion, principalement mais de façon non limitative, par les agents fluorants. Plus généralement, le procédé suivant l'invention sera appliqué avantageusement toutes les fois que des impératifs mécaniques ou autres nécessiteront l'emploi des matériaux précités dans des atmosphères corrosives sèches ou humides, qu'il s'agisse de gaz de combustion, d'atmosphères fluorantes, de milieux acides. On connait différents procédés de protection des aciers contre des corrosions sèches ou humides, dont on peut trouver l'exemple dans la corrosion par les agents fluorants. Ces procédés peuvent être le nickelage électrochimique ou chimique, la phosphatation etc... D'autre part, certains de ces revêtements sont satisfaisants s'ils sont appliqués sur de l'acier doux par exemple, mais ils perdent une partie de leur efficacité ou même deviennent totalement inefficaces en particulier vis-à-vis de la corrosion fluorante, lorsque le support est constitué par des aciers à teneur en carbone supérieure à 0,05%, par des aciers alliés, par des fontes ou par des alliages spéciaux. Plus précisément l'invention a pour objet un procédé de traitement des aciers à teneur en carbone supérieure à 0,05%, essentiellement caractérisé en ce qu'on chauffe ledit acier à une température comprise entre 650 et 8500C dans un mélange humide d'azote et d'hydrogène. A titre d'exemple pour un mélange azote hydrogène renfermant 10% d'hydrogène la tension de vapeur d'eau optimale sera obtenue par barbotage du mélange gazeux dans de l'eau maintenue au voisinage de la température ambiante. La durée du traitement va de quelques minutes à plusieurs heures suivant la profondeur de décarburation désirée. Selon une réalisation préférée de l'invention l'acier décarburé superficiellement pourra être soumis à un traitement de protection qui améliorera- encore sa résistance à la corrosion fluorante. Pour pouvoir subir ledit traitement de protection, la profondeur de dé carburation devra être adaptée aux conditions ultérieures de traitement ou d'utilisation et à la nature du métal ou alliage traité. Bien entendu la profondeur de décarburation sera plus importante lorsque l'acier sera soumis à un traitement de protection ultérieure. Par exemple dans le cas d'un acier courant destiné à subir l'action d'un environnement fluorant sans passivation préalable, la profondeur minimale de décarburation pourra être de 0,1 mm; elle sera supérieure à 0,1 mm lorsque l'acier sera soumis à un traitement de protection. Selon une variante de cette réalisation preférée, le traitement de protection s'effectue au moyen de bains phosphatants. Ainsi, on peut, après décarburation sur une profondeur supérieure à 0,1 mm soumettre l'acier à un décapage d' acide minéral dans un premier bain qui contient un inhibiteur de corrosion puis, après un premier rinçage, à le plonger dans un deuxième bain contenant des phosphates de fer et/ou de zinc, et enfin, après un deuxième rinçage, à le tremper dans un troisième bain oxydant, puis à le sécher. La pièce en acier à traiter sera décapée et/ou usinée avant le traitement de décarburation de sorte que sa surface ne présente aucune trace de calamine. A la sortie du traitement de décarburation, l'acier traité doit présenter un aspect brillant et propre identique à son aspect de surface initial. Les pièces traitées suivant l'invention présentent une résistance remarquable aux agents les plus agressifs comme le fluor élémentaire ou l'hexafluore d'uranium. En se référant aux figures schématiques 1 à 3 ci-jointes, on va décrire ci-après divers exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre du procédé de protection des aciers contre la corrosion, objet de l'invention. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront aussi bien être utilisées sans sortir du cadre de celle-ci. Seuls ont été représentés sur ces figures les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention, les éléments correspondants de ces différentes figures portant des chiffres de référence identiques. La figure 1 représente des courbes montrant l'influence de la température sur la cinétique de décarburation. Les figures 2 et 3 montrent les surfaces de deux échantillons d'acier ayant subi tous deux un traitement de décarburation et dont l'un (figure 3) a été soumis à une protection ultérieure. Sur la figure 1 on a tracé quatre courbes: 1 à 6850C 2 à 7000C 3 à 7500C 4 à 8000C montrant les profondeurs décarburées en millimètres (ordonnées) obtenues en fonction du temps en heures (abscisses). Sur la figure 2 on remarque que la structure interne 1 de l'acier n'a pas changé tandis que la partie superficielle décarburée 2 montre une recristallisation (gros cristaux basaltiques). Sur la figure 3 on voit encore la structure interne 1 de l'acier recouvert d'une couche décarburée 2. Cet ensemble est protégé par une nouvelle couche 3 de phosphate. On va maintenant donner quelques exemples de protection des aciers. Exemple 1 Des éprouvettes d'acier correspondant à des nuances faisant l'objet de la norme AFNOR NF 136.205 caractérisées par une teneur en carbone de 0,18 à 0,25% ont été décalaminées mécaniquement et dégraissées puis décarburées sur une épaisseur de 0,1 mm, suivant le procédé précédemment décrit. Ces éprouvettes ont subi la corrosion par 1'UF6 en même temps que des éprouvettes du même acier non décarburé.Après 500 heures d'attaque à 1300C et 1500C, les décompositions d'UF6 sont respectivement: 1300C 1500C Acier décarburé 1/10 mm 18 g/m2 24 g/m2 Acier témoin 240 g/m2 330 g/m2 Exemple 2 Des éprouvettes du même acier précité et ayant subi le même traitement de décapage et de décarburation ont subi la corrosion par l'UF6 en même temps que des éprouvettes en acier faisant l'objet de la norme AFNOR A 30.009 répondant à la nuance Clou, caractérisées par une teneur en carbone de 0,04% et décapées mécaniquement suivant le même procédé que celui appliqué à l'acier NF 136.205. Après 4000 h d'attaque à 1300C les décompositions d'UF6 sont: Acier NF 136.205 décarburé sur l/lOmm 38 g/m2 Acier (C10c) 30.009 41 g/m2 On obtient les mêmes classements dans les résultats de corrosion avec d'autres agents fluorants en corrosion en atmosphère ambiante non polluée à 50% d'humidité relative et en milieu acide et sur d'autres aciers à teneur initiale de carbone plus élevée. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de protection des aciers à teneur en carbone supérieure à 0,05%, destinée à améliorer leur résistance à la corrosion, essentiellement caractérisé en ce qu'on chauffe ledit acier à une température comprise entre 650 et 8500C dans un mélange humide d'azote et d'hydrogène. 20) Procédé de protection des aciers selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est suivi d'un traitement de protection au moyen d'un bain phosphatant. 30) Produit industriel nouveau obtenu par l'une quelconque des revendications 1 et 2, utilisable dans des atmosphères fluorantes.