Brevet FR3143631A1 — publié le 20240621

Utilisation d’un acier à triple structuration dans un environnement acide Utilisation d’un matériau en acier au contact d’un milieu acide présentant un pH inférieur à 5, le matériau en acier étant composé de grains comprenant une matrice dans laquelle sont incorporés des précipités, le matériau en acier comprenant i) du chrome, du nickel, du carbone, de l'oxygène, du manganèse, du molybdène, du silicium, du phosphore, du soufre, d’autres éléments et du fer, ii) des précipités sphériques, de taille variant entre 1 nm et 150 nm, iii) des grains non colonnaires équiaxes dont la taille est inférieure à 40 µm, et iv) entre 68 % et 82 % de joints de grain de type HAGB, entre 1 % et 16 % de joints de type LAGB, et entre 9 % et 26 % de joints de macles. Pas de figure d’abrégé Utilisation d’un acier à triple structuration dans un environnement acide Domaine technique de l'invention La présente invention s’inscrit dans le cadre du développement d’un acier ayant des propriétés mécaniques, thermiques et physico-chimiques améliorées. L’invention concerne plus particulièrement l’utilisation dans un milieu agressif et corrosif d’un matériau en acier ayant une microstructure caractérisée par une triple structuration hiérarchique dans laquelle apparait un réseau de sous-cellules nanométriques internes capables d’améliorer les propriétés et performances des aciers. Arrière-plan technique Les processus de corrosion d’un alliage dépendent de la composition et des propriétés métallurgiques, notamment la microstructure, de l’alliage, et des propriétés du milieu environnant l’alliage (pH, degré d’oxydation, température, etc….). Les aciers inoxydables à basse teneur en carbone, i.e. moins de 0,025 % en masse, sont connus pour présenter une bonne résistance à la corrosion en milieu oxydant, par exemple en présence d’acide nitrique. Dans ces conditions, l’alliage subit une dissolution uniforme et lente grâce à la formation d’une couche d’oxyde protectrice en surface. Cependant, de nombreux aciers inoxydables présentent des limites d’usage lorsque la concentration en HNO 3 et/ou en ions oxydants et/ou la température du milieu corrosif augmentent. Notamment, ils sont alors sujet à une corrosion de type intergranulaire, aussi dénommée corrosion CIG. La réactivité aux agents acides accrue d’un joint de grains par rapport aux grains qu’il sépare peut être associée à des différences de composition chimique locale au sein de l’alliage, par exemple à une ségrégation d’éléments et/ou à la présence impuretés, et/ou à une structure cristalline spécifique au niveau du joint de grains, comme cela est connu de L. Beaunier et al., « Corrosion intergranulaire », F. Dabosi, G. Béranger, B. Baroux (Eds.), Corrosion localisée, et A. Emery, « Corrosion intergranulaire des aciers inoxydables austénitiques en milieu acide nitrique oxydant », Université PSL (2019). La corrosion intergranulaire d’un acier est difficile à contrôler et maitriser. Il est connu d’adjoindre des éléments chimiques supplémentaires dans la composition des aciers pour tenter de limiter le développement de la corrosion intergranulaire. Cependant, ces aciers modifiés présentent une vitesse de corrosion généralisée plus élevée que les aciers non modifiés, ce qui limite ainsi la durée de vie des composants à partir desquels ils sont fabriqués. De nouveaux matériaux à base d’acier inoxydable sont obtenus par fabrication additive, en particulier par fusion sélective par laser sur lit de poudre, connue sous l’abréviation SLM, acronyme anglais de « Selective Laser Melting ». Généralement, les grains des matériaux en acier élaborés par fabrication additive SLM sont colonnaires ou équiaxes suivant la direction de construction de la pièce. De plus, ces matériaux présentent également des hétérogénéités structurales à l’intérieur des grains en raison du refroidissement rapide induit par le procédé de fabrication. Dans ces hétérogénéités, on retrouve, par exemple, une structure cellulaire à l’intérieur des grains. La La illustre une structure typique d’un matériau formé par fusion SLM à partir d’une poudre d’acier inoxydable 316L. Les grains de ce matériau sont constitués de cellules sub-micrométriques, de diamètre inférieur à 1 μm, qui résultent essentiellement d’une fusion et d’une solidification rapides induites par le procédé SLM. Ce matériau contient également des précipités sphériques et amorphes répartis de façon homogène dans la matrice et aux joints entre les cellules. Il s’agit majoritairement d’oxydes riches en silicium et manganèse et de tailles variant entre une dizaine et plusieurs centaines de nanomètres. Les oxydes majoritairement observés dans la littérature pour l’acier 316L élaboré par SLM sont composés de chrome, titane, nickel, fer ou encore aluminium. La quantité d’oxygène dans la chambre de construction du dispositif de fabrication SLM influe sur les caractéristiques des précipités. Une teneur en oxygène élevée (1000-2000 ppm) induit une forte densité de précipités de petites taille (50-100 nm). Une teneur en oxygène faible (300-500 ppm) induit une plus faible densité de précipités mais de taille plus conséquente (50 nm-2 μm). L’article de Shubhavardhan Ramadurga Narasimharaju et al., Journal of Manufacturing Processes, 75 (2022), 375–414 décrit les différentes structures cellulaires connues pour le 316L obtenu par SLM. Les articles G. T. Gray et al., Acta Mater., vol. 138, p. 140 149, (2017), A. Leicht et al., Materials Characterization, 159 (2020) 110016, et A. Chniouel, « Etude de l’ élaboration de l’acier inoxydable 316L par fusion laser sélective sur lit de poudre : influence des paramètres du procéde , des caractéristiques de la poudre, et des traitements thermiques sur la microstructure et les propriétés mécaniques . » (2019) (tel.archives-ouvertes.fr/tel-02421550) décrivent et illustrent les différentes microstructures connues d’acier 316 L. A la connaissance des inventeurs, les matériaux connus obtenus par fabrication SLM à partir d’une poudre d’acier 316L présentent, en milieu acide et corrosif, une résistance à la corrosion généralisée meilleure qu’un acier 316L forgé. Cependant, ils restent peu résistants dans ces conditions à la corrosion intergranulaire. Il existe donc un besoin pour améliorer la résistance à la corrosion intergranulaire et pour une corrosion uniforme de pièces en acier en contact avec un environnement oxydant et corrosif. L‘invention concerne l’utilisation d’un matériau en acier au contact d’un milieu acide présentant un pH inférieur à 5, le matériau en acier étant composé de grains comprenant une matrice dans laquelle sont incorporés des précipités, le matériau en acier comprenant : i) les éléments suivants, en pourcentages en masse sur la base de la masse du matériau en acier : 16 % à 20 % de chrome, 8 % à 14 % de nickel, 0,001 % à 0,030 % de carbone, 0,001 % à 0,050 %, de préférence 0,001 % à 0,030 %, d'oxygène, 2 % au plus de manganèse, 3 % au plus de molybdène, 0,75 % au plus de silicium, 0,045 % au plus de phosphore, 0,03 % au plus de soufre, autres éléments : moins de 0,5 %, fer : complément à 100 %, ii) des précipités sphériques, dont la taille varie entre 1 nm et 150 nm, et comprenant un élément métallique choisi parmi l’yttrium, le titane, le fer, le chrome, le tungstène, le silicium, le zirconium, le thorium, le magnésium, le manganèse, l’aluminium, le hafnium, le molybdène et leurs mélanges ; iii) des grains non colonnaires de morphologie équiaxe dont la taille est inférieure à 40 µm, les grains comportant, voire consistant en, - une structure cellulaire mésoscopique faite de cellules ayant un diamètre inférieur à 1 µm, et des structures cellulaires microscopiques internes chacune à une des cellules de la structure cellulaire mésoscopique, les cellules de la structure cellulaire microscopique présentant un diamètre inférieur à 100 nm et étant réparties de manière régulière au sein de la matrice des cellules de la structure cellulaire mésoscopique ; et - des précipités sphériques dont la taille est comprise entre 1 nm et 10 nm, dits « nano-précipités », plus de 50 % en nombre étant répartis le long des parois des cellules microscopiques, avec une densité surfacique moyenne de 40 précipités par µm² ; et iv) entre 68 % et 82 % de joints de grain de type HAGB, entre 1 % et 16 % de joints de type LAGB, et entre 9 % et 26 % de joints de macles. Le milieu acide peut comporter un acide choisi parmi l’acide sulfurique, l’acide chlorhydrique, l’acide fluorhydrique, l’acide nitrique et leurs mélanges. De préférence, le milieu acide comporte de l’acide nitrique. Il peut en outre comporter optionnellement une espèce oxydante choisie parmi Pu, Np, Cr(VI), Ce(IV) et V(V). Le milieu acide peut présenter un pH inférieur à 4, voire inférieur à 3, voire inférieur à 2, voire inférieur à 1, voire inférieur à 0. Le milieu acide peut être liquide ou gazeux. La température du matériau en acier peut être supérieure à 100°C et, de préférence, inférieure à 130 °C. Le matériau en acier peut être utilisé en tant que pièce choisie parmi : - un amortisseur de choc, - une pièce d’un moteur à combustion interne ou d’un moteur électrique, - une pièce d’une turbine, - une pièce d’une machine-outil, - une pièce d’une pompe, - un outil de coupe, - un outil de frappe, - une cuve d’un réacteur, notamment d’un réacteur nucléaire, d’un réacteur chimique, pétrochimique ou pharmaceutique, - une pièce d’un meuble, et - une pièce d’un équipement électroménager. Le matériau peut être utilisé dans un ou plusieurs des domaines suivants : - le domaine des équipements publics, - l’industrie chimique, pétrochimique ou pharmaceutique, - le domaine de l’automobile, de l’aéronautique, de l’aérospatial, du transport nautique ou du transport ferroviaire, - l’industrie alimentaire, - le bâtiment, - le domaine médical, - la construction navale, - le domaine de la production d’énergie, par exemple d’origine nucléaire, hydraulique ou thermique, - le domaine de l’outillage de frappe et de coupe, - le domaine des équipements mobiliers, et - le domaine des équipements électroménagers. Notamment, le matériau peut être utilisé dans un environnement radioactif, par exemple en tant que composant d’un réacteur nucléaire. Définitions La « taille » d’une structure, par exemple un précipité ou un grains, est la plus grande distance qui sépare deux frontières opposées de la structure. Elle est mesurée par traitement d’image à partir d’images acquises en microscopie optique (MO) et/ou en microscopie électronique à balayage (MEB). Le « diamètre » d’une cellule est la plus grande distance qui sépare deux frontières opposées de la cellule. Un joint de grain « de type HAGB » (acronyme anglais de « High Angle Grain Boundary ») est un joint de grain fortement désorienté, qui présente un angle de désorientation supérieur à 10°, mesuré par microscopie électronique à balayage couplé à un détecteur de diffraction d’électrons rétrodiffusés, dénommé détecteur EBSD. Un joint de grain « de type LAGB » (acronyme anglais de « Low Angle Grain Boundary ») est un joint de grain faiblement désorienté, qui présente un angle de désorientation compris entre 2° et 10° mesuré par microscopie électronique à balayage couplé à un détecteur EBSD. Un mode de balayage de type « HAADF STEM » (acronyme anglais de “Scanning Transmission Electron Microscopy High Angle Annular Dark Field”) est un mode de balayage à champ sombre annulaire à grand angle, présentant un contraste particulier entre les différentes phases observées. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées dans lesquelles : a été décrite ci-dessus ; montre un récapitulatif des spécificités microstructurales connues pour le 316L obtenu par SLM : (a) schéma pour indiquer les différentes échelles de longueur de la microstructure, (b) figure de pôle inverse de diffraction par rétrodiffusion d'électrons (EBSD) révélant les orientations des grains, (c) image MEB montrant les bains de fusion, les joints fortement désorientés (HAGB) et les structures de solidification cellulaire, (d) image de microscopie électronique à transmission (MET) des cellules de solidification, (e) image MET à balayage à champ noir annulaire à angle élevé (HAADF) (STEM) des cellules de solidification illustrées en d, (f) EBSD acquise avec un Image EBSD de taille 1 μm (g) de HAGB superposés et de joints de grains faiblement désorientés (LAGB). Représentation de la légende, HAGB (>10°) colorés en bleu et LAGB (2–10°) colorés en rouge. La fraction des HAGB et des LAGB est d'environ 59% et d'environ 41%, (h) Carte de désorientation moyenne du noyau pour démontrer la désorientation locale à travers le grain individuel, (i) Image HAADF STEM montrant la ségrégation des éléments d'alliage Mo et Cr dans la structure cellulaire et les joints de grains faiblement désorientés, tandis que l'EDS confirme les teneurs locales en Fe, Mo et Cr correspondantes à cette ségrégation. La carte EDS confirme également que ces particules sont principalement riches en Si, O et Mn d’après Shubhavardhan Ramadurga Narasimharaju et al., Journal of Manufacturing Processes, 75 (2022), 375–414. illustre la triple structuration d’un exemple de matériau en acier 316L selon l’invention, fabriqué par fabrication additive par fusion sélective par laser sur lit de poudre ; illustre une sous-structure cellulaire nanométrique organisée à l’intérieur d’un réseau de cellules sub-micrométriques de plus grandes taille ; représente l’évolution de la perte de masse en fonction du temps d’une pièce faite du matériau en acier selon l’invention et de deux pièces faites d’un acier de l’art antérieur, les pièces étant en contact avec une solution d’acide nitrique ; contient des photographies de tranches à la fin de l’expérience des pièces dont les pertes de masse sont représentées sur la ; et contient des photographies acquises en microscopie électronique à balayage (A, C et E) et des cartographies correspondantes acquises par interférométrie (B, D, et E) des microstructures des aciers des exemples illustrés sur les figures 5 et 6. Le tableau 1 indique les gammes de teneur massique des éléments chimiques composant la poudre en acier utilisée pour fabriquer un exemple de matériau en acier utilisé selon l’invention, ainsi qu’à titre comparatif, les teneurs correspondantes telles que définies par les normes ASTM A666 et RCC-MRx ; Le tableau 2 précise la teneur massique et atomique des éléments chimiques au sein de la matrice et au sein des précipités d’une ’poudre en acier ’mise en œuvre pour fabriquer le matériau utilisé selon l’invention. Le tableau 3 indique la teneur massique des éléments chimiques dans un exemple de matériau en acier utilisé selon l’invention, mesurés au sein de la matrice et des précipités. Description détaillée Le matériau peut avoir une densité relative comprise entre 70,0 % et 99,9 %. La densité relative permet d'apprécier la porosité du matériau. Elle est mesurée, par exemple, par la méthode d’Archimède. De préférence, le matériau en acier présente des marques associées aux limites des bains de fusion ovales dont la profondeur est inférieure à 100 µm. Les bains de fusion résultent du procédé de fabrication du matériau en acier. Par exemple, lors d’une fabrication additive par fusion sélective par laser, aussi dénommée fabrication additive SLM (acronyme anglais de « selective laser melting »), le faisceau laser fond des particules de la poudre suivant un balayage prédéfini. La poudre est fondue sous la forme de bains de fusion liquides qui refroidissent et se solidifient rapidement après le passage du laser. Après solidification, des marques résiduelles révélant la trace des bains de fusion demeurent présentes dans la microstructure du matériau en acier. La profondeur moyenne des marques associées aux limites des bains de fusion est par exemple de 79 µm. De préférence, le matériau en acier présente la composition chimique d'un acier de type 316L ou 304L, par exemple telle que spécifiée respectivement dans la norme ASTM A666 ou RCC-MRx. Le matériau en acier peut être de structure 100 % austénitique. Les « autres éléments » sont les éléments autres que le chrome, le nickel, le carbone, l’oxygène, le manganèse, le molybdène, le silicium et le fer. Le matériau en acier peut comprendre, en pourcentage en masses, au moins un des autres éléments suivants : - 0,11 % au plus d’azote, - 0,045 % au plus de phosphore, - 0,05 % au plus de soufre, - 0,0300 % au plus d’aluminium, - 0,003 % au plus de vanadium, - 0,75 % au plus de cuivre, - 0,10 % au plus de cobalt, - 0,003 % au plus de titane. Les autres éléments peuvent être présents dans la matrice et/ou dans les précipités, notamment dans les nano-précipités. La matrice peut comprendre, en proportion en masse par rapport à la masse du matériau, 5000 ppm au plus de chacun des éléments métalliques parmi l'yttrium, le titane, le tungstène, le zirconium, le thorium, l'aluminium, le hafnium, le silicium, le manganèse et le molybdène. Lesdits éléments métalliques peuvent être dissous dans la matrice. Les précipités peuvent comprendre au moins un oxyde métallique, au moins un composé intermétallique et leurs mélanges. L’oxyde métallique et/ou le composé intermétallique peuvent comprendre chacun au moins un élément métallique choisi parmi le titane, le fer, le chrome et leurs mélanges. Le matériau en acier peut comprendre des précipités sphériques qui sont des oxydes de manganèse et de silicium et dont la taille moyenne varie entre 10 nm et 150 nm. Le matériau en acier peut comprendre jusqu’à 2 %, par exemple de 0,1 % à 1,5 % d’au moins un oxyde métallique, en pourcentages en masse sur la base de la masse du matériau an acier. Le matériau en acier peut comprendre 0,1 % à 2 %, par exemple 0,1 % à 1,5 %, d’oxyde de silicium et de manganèse, les pourcentages étant exprimés en masse sur la base de la masse du matériau en acier. L'oxyde métallique peut être plus particulièrement choisi parmi un oxyde simple MO 2-x avec l'indice x compris entre 0 et 1, au moins un oxyde mixte MM' y' O 5-x' avec 0 y' M'' y'' O 5-x'' avec 0 Par exemple, l'indice « x » pour différents composés est le suivant : - x = 0 : TiO 2 - x = 1 : FeO - x = 0,5 : Fe 2 O 3 - x = 2/3 : Fe 3 O 4 L'indice « y' » est par exemple égal à 1 ou 2. L'élément métallique M de l'oxyde simple MO 2-x , l'oxyde mixte MM' y' O 5-x' ou l'oxyde mixte MM' y' M'' y'' O 5-x'' est plus particulièrement choisi parmi l'yttrium, le fer, le chrome, le titane, l'aluminium, le hafnium, le silicium, le zirconium, le thorium, le magnésium et le manganèse. L'oxyde simple MO 2-x est par exemple choisi parmi Y 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , ThO 2 , MgO, MnO, MnO 2 et leurs mélanges. De préférence, l'élément métallique M de l'oxyde simple MO 2-x est choisi parmi le titane, le fer et le chrome. De préférence, l'oxyde simple MO 2-x est TiO 2 . L'élément métallique M de l'oxyde mixte MM' y' O 5-x' est par exemple choisi parmi le fer et l'yttrium. L'élément métallique M' de l'oxyde mixte MM' y' O 5-x' ou de l'oxyde mixte MM' y' M'' y'' O 5-x'' peut être plus particulièrement choisi parmi le titane et l'yttrium. De préférence, l'oxyde mixte MM' y' O 5-x' est choisi parmi FeTiO 3 , Y 2 Ti 2 O 7 , YTi 2 O 5 et leurs mélanges. L'oxyde mixte MM' y' O 5-x' peut être un composé pyrochlore, par exemple Y 2 Ti 2 O 7 , YTi 2 O 5 et leur mélange. De préférence, l'oxyde mixte est TiYO 5-x' . L'oxyde mixte MM' y' M'' y'' O 5-x'' est par exemple de formule générale de type « SiOAlMn » notée sans indice stœchiométrique. Le matériau en acier peut comprendre jusqu’à 1,5% en masse, par exemple 0,1% à 1,5% du composé intermétallique en pourcentages en masse par rapport à la masse du matériau. Le composé intermétallique peut comprendre deux, voire trois éléments métalliques différents les uns des autres et chacun choisis parmi l’yttrium, le titane, le fer, le chrome, le tungstène, le silicium, le zirconium, le thorium, le magnésium, le manganèse, l’aluminium, le hafnium, et le molybdène. Le composé intermétallique peut comporter un élément métallique choisi parmi le fer, le titane, l’yttrium, le chrome et le tungstène. De préférence, le composé intermétallique comporte au moins du fer. Il peut comporter du fer et un élément métallique choisi parmi le titane, l’yttrium et leur mélange, et optionnellement un autre élément métallique choisi parmi le chrome, le tungstène et leurs mélanges. Par exemple, le composé intermétallique est choisi parmi YFe 3 , Fe 2 Ti, FeCrWTi et leurs mélanges. FeCrWTi est une appellation connue de l'homme de métier, qui n’est pas une formule stœchiométrique. Les précipités peuvent comporter au moins un oxyde métallique et au moins composé intermétallique. Le matériau peut comporter des précipités comportant un oxyde métallique et des précipités comportant un composé intermétallique. En particulier, le matériau en acier peut comprendre des précipités comportant - au moins un oxyde de Mn et Si sphérique dont la taille varie entre 10 et 150 nm ; et, optionnellement - au moins un oxyde métallique choisi parmi au moins un oxyde simple MO 2-x avec l'indice x compris entre 0 et 1, au moins un oxyde mixte MM' y' O 5-x' avec 0 y' M'' y'' O 5-x'' avec 0 - optionnellement au moins un composé intermétallique choisi parmi YFe 3 , Fe 2 Ti, FeCrWTi et leurs mélanges. En particulier, le matériau en acier peut comprendre : - au moins un oxyde de Mn et Si sphérique dont la taille varie entre 10 et 150 nm. - des précipités comprenant au moins un oxyde métallique choisi parmi au moins un oxyde simple MO 2-x avec l'indice x compris entre 0 et 1, au moins un oxyde mixte MM' y' O 5-x' avec 0 y' M'' y'' O 5-x'' avec 0 - optionnellement des précipités comportant au moins un composé intermétallique choisi parmi YFe 3 , Fe 2 Ti, FeCrWTi et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau comprend des précipités comprenant : - un oxyde de Mn et de Si ; - optionnellement, un oxyde simple parmi Y 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , ThO 2 , MgO, MnO, MnO 2 et leurs mélanges, - un oxyde mixte choisi parmi FeTiO 3 , Y 2 Ti 2 O 7 , YTi 2 O 5 et leurs mélanges, - l’oxyde mixte de formule générale de type SiOAlMn. Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau comprend des précipités comprenant : - un oxyde de Mn et Si ; - optionnellement, un oxyde simple choisi parmi Y 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , ThO 2 , MgO, MnO, MnO 2 et leurs mélanges, - un oxyde mixte choisi parmi FeTiO 3 , Y 2 Ti 2 O 7 , YTi 2 O 5 et leurs mélanges, - un oxyde mixte de formule générale de type SiOAlMn, et - un composé intermétallique choisi parmi YFe 3 , Fe 2 Ti, FeCrWTi et leurs mélanges. Selon un mode de réalisation de l’invention, le matériau comprend: un ocyde de Mn et de Si ; - optionnellement, un oxyde simple choisi parmi Y 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , ZrO 2 , ThO 2 , MgO, et leurs mélanges, - un oxyde mixte choisi parmi FeTiO 3 , Y 2 Ti 2 O 7 , YTi 2 O 5 et leurs mélanges, - un oxyde mixte de formule générale de type SiOAlMn, et - un composé intermétallique choisi parmi YFe 3 , Fe 2 Ti, FeCrWTi et leurs mélanges. La taille des grains du matériau de l’invention peut être mesurée par analyse d’images acquise en Microscopie Électronique à Balayage (MEB) couplé à un détecteur EBSD. Elle est par exemple calculée en faisant la moyenne des mesures obtenues sur au moins 10 grains, voire au moins 50 grains analysée sur les dites images. La moyenne de la taille des grains non colonnaires de morphologie équiaxe peut être de 25 µm. Les grains peuvent être proches de la morphologie équiaxe, non colonnaire, dans un plan parallèle au plan des couches superposées du matériau qui résultent de la fabrication du matériau par un procédé de fabrication additive. Ils peuvent en outre être équiaxes dans un plan perpendiculaire au plan des couches superposées du matériau qui résultent de la fabrication du matériau par un procédé fabrication additive. L'interface entre ces couches superposées, et donc la direction de ces couches, est généralement visible par Microscopie Électronique à Balayage (MEB) ou par microscopie optique. La structure cellulaire mésoscopique résulte d’une ségrégation en éléments chimiques lors de la fabrication du matériau en acier. Une différence de composition chimique apparaît localement entre la paroi et la matrice des cellules de la structure cellulaire mésoscopique. La paroi est par exemple enrichie en Cr, Mo, faiblement en Ni et appauvrie en Fe par rapport à la matrice cellulaire. Au niveau de ces cellules de la structure cellulaire mésoscopique, un réseau de dislocations apparait. La forme des cellules de la structure cellulaire microscopique peut être proche de la forme des cellules de la structure cellulaire mésoscopique. Les cellules de la structure cellulaire microscopique peuvent former un réseau en nid d’abeille au sein de la matrice des cellules de la structure cellulaire mésoscopique. La structure cellulaire microscopique, la structure cellulaire mésoscopique et l’arrangement des grains au sein de la matrice définissent ainsi un matériau en acier présentant une triple structuration à différentes échelles. En particulier, la structure cellulaire microscopique est spécifique du matériau utilisé selon l’invention. Elle modifie les arrangements à petite échelle et impactent les propriétés du matériau. Le matériau en acier utilisé selon l’invention est ainsi dénommé « acier à triple structuration ». Le diamètre des cellules de la structure cellulaire mésoscopique est de préférence supérieur à 100 nm. Le diamètre moyen des cellules de la structure cellulaire mésoscopique est par exemple de 385 nm. Le diamètre des cellules de la structure cellulaire microscopique est par exemple supérieur à 10 nm. Le diamètre moyen des cellules de la structure cellulaire microscopique est par exemple de 30 nm. La taille des précipités contenus dans la sous-structure nanométrique du matériau en acier est comprise entre 1 nm et 10 nm. La taille moyenne des nano-précipités sphériques contenus dans la sous-structure nanométrique du matériau en acier est par exemple de 9 nm. La taille des précipités peut être déterminée visuellement à partir d'une mesure faite sur une image obtenue avec un Microscope Électronique à Balayage, pour être ensuite traitée avec un logiciel de traitement d’image tel que par exemple logiciel "ImageJ" disponible à l'adresse Internet suivante : imagej.net/Welcome. Le matériau en acier peut comprendre 0,1 % à 1,5 % en masse de nano-précipités par rapport à la masse totale du matériau. Cette teneur en précipités peut être mesurée par dissolution sélective avec de l'eau régale. La densité surfacique des précipités est le nombre de précipités par unité de surface. Elle peut être déterminée par comptage via une imagerie, tel que par exemple une imagerie par Microscopie Electronique à Balayage (MEB) ou par Microscopie Electronique à Transmission (MET). Procédé de fabrication Le matériau en acier peut être fabriqué à partir d’une poudre en acier soumise à un procédé de consolidation. De préférence, la poudre en acier présente la même composition chimique que le matériau en acier. La poudre en acier peut être obtenue classiquement par atomisation gazeuse sous azote ou argon, ou par atomisation par eau notamment si la poudre est traitée ensuite par un procédé de fusion laser sélective sur lit de poudre, par exemple de type SLM ou L-PBF. Sauf mention contraire, toute caractéristique des précipités ou de la matrice contenues dans la poudre en acier soumise au procédé de consolidation est identique à la caractéristique correspondante des précipités ou de la matrice contenus dans le matériau en acier. Plus particulièrement, sauf mention contraire, la taille et/ou la répartition des précipités dans la matrice et/ou la composition chimique des précipités et/ou de la matrice ne sont pas modifiées par le procédé de fabrication du matériau en acier à partir de la poudre en acier. Les analyses réalisées par les inventeurs sur la poudre en acier et sur le matériau en acier obtenu à partir de ladite poudre confirment que la taille, la répartition et la composition des précipités sont équivalentes dans la poudre et dans le matériau en acier. La poudre peut avoir un diamètre médian d50 compris entre 10 µm et 200 µm. Le diamètre médian d50 d’une poudre est la taille pour laquelle 50% en nombre des particules de la poudre ont une taille inférieure à d50. Il peut être déterminé par une technique telle que la méthode de diffraction laser via un granulomètre décrite par exemple dans la norme ISO 13320 (édition 2009-12-01). La densité apparente de la poudre mesurée par la norme ASTM B-212 peut être comprise entre 3,5 g/cm 3 et 4,5 g/cm 3 . La densité réelle de la poudre peut être comprise entre 7,95 g/cm 3 et 8,05 g/cm 3 . Elle est par exemple mesurée avec un pycnomètre. La poudre en acier présente de préférence une structure 100 % austénitique. De préférence, le procédé de consolidation est un procédé de fabrication additive. Le procédé de fabrication additive comporte l’ajout successif sur un plateau de couches de particules les unes sur les autres, des particules de chaque couche nouvellement déposée étant liées à des particules de la couche sur laquelle la couche nouvellement déposée repose, préalablement au dépôt d’une autre couche. La fabrication additive est décrite plus en détail par exemple dans les documents suivants: - F. Laverne et al., "Fabrication additive - Principes généraux", Techniques de l'ingénieur, Fascicule BM7017 V2 (publication du 10 février 2016) ; - H. Fayazfara et al., "critical review of powder-based additive manufacturing of ferrous alloys: Process parameters, microstructure and mechanical properties", Materials & Design, Volume 144, 2018, Pages 98-128; - T. DebRoy et al., "Additive manufacturing of metallic components – Process, structure and properties", Progress in Materials Science, Volume 92, 2018, pages 112–224; - Ministère de l'économie et des finances, République Française, "Prospective - futur de la fabrication additive - rapport final", édition de janvier 2017, ISBN : 978-2-11-151552-9 ; en particulier l'Annexe 2 (pages 205 à 220) notamment lorsqu'il décrit les procédés de fabrication additive utilisant une poudre métallique (annexe 2, Les procédés de fabrication, paragraphes 3, 4 et 5). De préférence, le procédé de fabrication additive peut être choisi parmi un procédé de fusion sélective par laser sur lit de poudre, un procédé de fusion sélective par faisceau d’électrons sur lit de poudre, un procédé de frittage sélectif par laser sur lit de poudre, un procédé de projection laser et un procédé de projection de liant. Le procédé de fabrication additive peut être un procédé de fusion sélective par laser sur lit de poudre, aussi dénommé procédé de fabrication additive SLM d’après l’acronyme en anglais de « Selective Laser Melting ». Le procédé de fusion sélective par laser sur lit de poudre peut être mis en œuvre en pilotant un ou plusieurs des paramètres suivants : - le faisceau laser balaye la poudre d’acier selon une vitesse de balayage comprise entre 50 mm/seconde (matériau dense) et 3000 mm/seconde (matériau poreux) ; - puissance du faisceau laser : de 50 W à 1000 W ; - distance entre espace vecteur : de 25 µm à 150 µm ; - épaisseur de couche : de 15 µm à 80 µm. En variante, le procédé de fabrication additive peut être un procédé de fusion sélective par faisceau d’électrons sur lit de poudre, dénommé procédé de fabrication additive EBM d’après l’acronyme en anglais de "Electron Beam Melting". Le procédé de fusion sélective par faisceau d’électrons sur lit de poudre peut être mis en œuvre en pilotant un ou plusieurs des paramètres suivants : - puissance du faisceau d'électrons : de 50 W à 4000 W ; - vitesse du faisceau d'électrons : de 100 mm/s à 10 000 mm/s ; - distance entre espace vecteur : de 50 µm à 150 µm ; - épaisseur de la couche : de 40 µm à 75 µm. Selon une autre variante, le procédé de fabrication additive peut être un procédé de projection laser. Il peut être mis en œuvre en pilotant un ou plusieurs des paramètres suivants : - puissance du laser : 400 W à 3 000 W ; - vitesse de déplacement de la buse : 150 mm/min à 1200 mm/min ; - débit de la poudre : 4 g/min à 15 g/min. Selon encore une autre variante, le procédé de fabrication additive peut être un procédé de projection thermique, par exemple choisi parmi un procédé de projection thermique à flamme, un procédé de projection à arc électrique entre deux fils ou un procédé de projection à plasma soufflé. A l'issue du procédé de fabrication du matériau de l’invention dans lequel la poudre en acier est soumise au procédé de consolidation, le matériau en acier est sous forme massive. A l’issue du procédé de fabrication du matériau, notamment grâce à la matière première et à la densité volumique d’énergie appliquée, la microstructure des grains, notamment la structure cellulaire mésoscopique contient la structure microscopique. Le procédé de fabrication du matériau en acier peut être suivi d’une compression isostatique à chaud du matériau en acier. La compression isostatique à chaud peut comprendre les étapes successives suivantes, réalisées dans une enceinte comprenant une atmosphère gazeuse inerte sous une pression comprise entre 120 bars et 1800 bars : A. chauffage du matériau à une température comprise entre 600 et 1400 °C selon une vitesse de montée en température comprise entre 500 et 1000 °C/heure ; B. maintien de la température pendant une durée comprise entre 15 minutes et 5 heures ; C. refroidissement du matériau selon une vitesse de descente en température comprise entre 500 et 1000 °C/heure jusqu’à température ambiante, par exemple entre 20 °C et 25 °C. L'atmosphère gazeuse inerte peut comprendre un gaz choisi parmi l'argon, l'hélium ou leur mélange. EXEMPLES 1. Poudre en acier pour fabri quer le matériau en acier Une poudre en acier a été choisie, qui a une composition telle que représentée sur le tableau 1 correspondant aux prescriptions des normes ASTM A666 et RCC-MRx. La norme RCC-MRx correspond aux Règles de conception et de construction des matériels mécaniques des installations nucléaires hautes températures, expérimentales et de fusion. Il s'agit d'un document technique pour la réalisation de composants pour les réacteurs nucléaires de Génération IV. Caractérisation de la poudre en acier. 1.1. Composition chimique. La poudre en acier, de type 316 L, de référence FE-271-3 / TruForm 316-3 - lot n° 32-034043-10 commercialisée par la Société Praxair a été analysée par spectroscopie à rayons X par dispersion d'énergie (ou EDX selon l'acronyme anglais pour "Energy Dispersive X-ray Spectroscopy") au moyen du système d’analyse BRUKER Quantax XFlash. La poudre en acier a été également analysée au Microscope Électronique à Balayage (MEB FEG Zeiss ULTRA55), par spectrométrie de masse à décharge luminescente (GDMS pour "Glow Discharge Mass Spectrometry") en utilisant le système Element GD Plus (Thermo Fisher), par spectrométrie d'émission optique avec plasma à couplage inductif (ICP-OES pour "Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometry") en utilisant l’Optima 8300 DV (Perkin Elmer) et par analyse gazeuse instrumentale (IGA pour « Instrumental gas analysis ») en utilisant l’analyseur chimique Horiba EMGA-920. La composition élémentaire de la matrice et des précipités de la poudre en acier obtenue a été déterminée par compilation de ces différentes mesures. Les proportions obtenues pour chaque élément chimique sont exprimées avec une incertitude relative de 3 % : - en % massique par rapport à la masse total de la matrice. Néanmoins, par convention, il est fait abstraction pour la matrice des éléments chimiques non mesurés. Il est alors considéré que le pourcentage massique restant est constitué de fer. - en % massique par rapport à la masse totale des précipités contenus dans la poudre en acier. Ces proportions ont été normalisées en rapportant la masse totale ou le nombre total d'atomes à une valeur de 100. Elles sont reproduites dans le tableau 2 qui montre que les précipités sont riches en oxydes d'aluminium, de titane, de silicium et de manganèse sous forme d'oxyde simple et/ou d'oxyde mixte. Les précipités peuvent éventuellement contenir des carbures ou des oxycarbures de ces éléments chimiques qui n'auraient toutefois pas été détectés par MEB au vu de leur faible taille. 1.2. Morphologie La poudre en acier présente une structure 100 % austénitique. La phase 100% austénitique a été analysée par Diffraction des rayons X (DRX). L’appareillage utilisé était le diffractomètre Brücker D8 Advance (Bragg–193 Brentano u–2u geometry, CuKa radiation l=1.54060 Å) Les particules de cette poudre comprennent des grains agglomérés et sont le plus souvent essentiellement sphériques. Elles ont un diamètre compris entre 10 µm et 100 µm, et un diamètre moyen de 34 µm. Plus particulièrement, les diamètres médians D10, D50 et D90 (pour lesquels, respectivement, 10 %, 50 % et 90 % en nombre des particules composant cette poudre ont une taille inférieure au diamètre médian considéré) mesurés par granulométrie laser selon la norme ISO 13320 (édition 2009-12-01) sont les suivants : D10 = 22 µm, D50 = 32 µm, et D90 = 48 µm. Les précipités contenus dans les particules de la poudre sont le plus souvent sphériques. Leurs dimensions maximales sont telles que la taille mesurée par imagerie au Microscope Electronique à Balayage (MEB) est comprise entre 24 nm et 120 nm. La taille moyenne correspondante est de 63 nm. La densité avec laquelle les précipités se répartissent dans la matrice est mesurée par comptage par imagerie MEB : elle est comprise entre 2 précipités/µm³ et 100 précipités/µm³. La densité moyenne correspondante est de 6 précipités/µm³. 1.3. Propriétés. La densité apparente de la poudre en acier mesurée par la norme ASTM B-212 est de 4 g/cm 3 ± 0,01 g/cm 3 . Sa densité réelle mesurée par pycnomètre à Helium est de 7,99 g/cm 3 ± 0,03 g/cm 3 . La coulabilité de Hall (capacité à faire couler 50 g de poudre à travers un orifice de dimension fixée) mesurée selon la norme ASTM B213 est de 15 secondes. 2. Procédé de fabrication d’un matériau en acier. Une pièce composée du matériau en acier a été fabriquée par fusion laser sélective sur lit de poudre avec une imprimante Trumpf modèle TruPrint Série 1000. Pour fabriquer la pièce, sur un plateau en acier inoxydable, le balayage du laser a suivi un chemin prédéfini. A l'issue de ce balayage, une couche n consolidée est obtenue. Ensuite, une rotation de 67° de la direction de balayage du laser est opérée et une nouvelle couche n+1 est formée qui est superposée à la couche n sous-jacente. Le procédé est ainsi répété jusqu’à production complète de la pièce. Les principaux paramètres opératoires du procédé SLM sont les suivants : - fibre laser Yb de longueur d’onde 1070 nm ; - diamètre du spot laser : 30 µm ; - puissance du laser : 120 W; - vitesse de balayage du laser : 950 mm/s ; - distance entre deux traits laser successifs ("Hatching distance") : 60 µm ; - épaisseur du lit de poudre : 30 µm ; - composition du milieu gazeux de la chambre de construction : argon, avec une teneur en oxygène inférieure à 100 ppm durant la consolidation. Dix pièces sous forme d’éprouvettes parallélépipédiques (longueur = 30 mm, largeur= 20 mm, épaisseur = 7 mm) ont été obtenues. Après fabrication, les pièces ont été extraites par découpe de la base des éprouvettes pour les séparer du substrat en acier inoxydable. Aucun traitement supplémentaire n’a été appliqué sur le matériau ainsi obtenu. La densité du matériau en acier constituant les éprouvettes est de 7,93 g/cm 3 (mesure par la méthode d'Archimède), soit une densité relative de 99,25 % en considérant une densité théorique pour un acier 316 L qui est de 7,99 g/cm 3 . La densité du matériau de l’invention a été identifiée par analyse d’images obtenues par microscopie optique et vaut 99,95%. En modifiant au moins un des paramètres suivants, la densité a pu être augmentée sans toutefois modifier la taille des grains du matériau en acier : - puissance du laser : de 50 W à 400 W ; - vitesse de balayage du laser : de 50 mm/s à 3000 mm/s. La densité évolue généralement de façon parabolique avec la puissance du laser ou la vitesse de balayage du laser. Toutefois, une puissance ou vitesse de balayage trop faible ou trop élevée peut éventuellement diminuer la densité. La distance entre deux traits laser successifs ("Hatching distance") était comprise par exemple entre 30 µm et 90 µm. 3. Caractérisation du matériau en acier obtenu par le procédé de fabrication décrit au paragraphe 2. 3.1. Composition chimique. La composition chimique globale du matériau en acier obtenu par le procédé de fabrication décrit à l'exemple précédent est conforme aux normes ASTM A666 et RCC-MRx indiquées dans le Tableau 1. La composition élémentaire du matériau a été mesurée par analyse EDX. Elle est similaire à la composition de la poudre en acier utilisé pour fabriquer le matériau en acier. Toutefois, les éléments chimiques sont répartis différemment entre la matrice et les précipités. Les précipités du matériau ont été étudiés au MET (MET FEI Tecnai F20 FEG-TEM) couplé à un détecteur EDX (EDX Bruker XFlash 6T | 60). Les précipités identifiés correspondent à des oxydes de Mn et Si mais cela n’exclut pas la présence d’autres précipités de nature différente au sein du matériau en acier. Des différences de composition chimique locale ont également été mises en évidence au niveau des cellules de la structure élémentaire mésoscopique. Les cellules du matériau de l’invention ont été étudiés au MET (MET FEI Tecnai F20 FEG-TEM) couplé à un détecteur EDX (EDX Bruker XFlash 6T | 60). Les différences de composition chimique concernent la paroi des cellules et leur matrice. La paroi de la cellule est enrichie en Cr, Mo, faiblement en Ni et appauvrie en Fe par rapport à la matrice cellulaire. La composition chimique des cellules de la sous-structure cellulaire nanométrique interne aux grandes cellules du matériau de l’invention peut présenter des caractéristiques comparables à celles des grandes cellules au niveau des différences de composition chimique locale. 3.2. Morphologie. Une analyse par diffraction des Rayons X (« DRX ») en utilisant le diffractomètre Brücker D8 Advance (Bragg–193 Brentano u–2u geometry, CuKa radiation l =1.54060 Å), montre que le matériau en acier présente une structure 100 % austénitique. Les précipités d'oxydes sont incorporés dans la matrice des grains qui constituent le matériau en acier ou dans les joints entre ces grains. La densité moyenne avec laquelle ces précipités se répartissent dans la matrice est de 6 précipités/µm³. La taille des précipités d'oxyde est comprise entre 10 nm et 150 nm. Une des particularités du matériau est une microstructure telle que les grains qui composent ce matériau sont non colonnaires et se rapprochent d’une structure équiaxe. En particulier, lorsque le matériau est obtenu par fabrication additive, ses grains sont quasi-équiaxes dans un plan parallèle à la direction d'une fabrication additive (ce qui correspond généralement à un plan sensiblement perpendiculaire aux surfaces de lit de poudre consolidées par la source d’énergie en mouvement lors de la fabrication). Cette particularité microstructurale du matériau est telle que la structure quasi-équiaxe des grains est selon un plan respectivement parallèle et un plan perpendiculaire à la direction z de fabrication additive du matériau en acier. La taille des grains est inférieure à 40 µm (taille moyenne de 25 µm). Par ailleurs, les cristallites que sont les grains du matériau en acier présentent une orientation préférentielle. Cette texture du matériau se traduit par le fait que les directions sont orientées préférentiellement parallèlement à la direction de construction z, mais également par une intensité de texture égale à 1,4. Comme illustré par la , les grains du matériau en acier sont eux-mêmes constitués de cellules sub-micrométriques de taille nanométrique (plus particulièrement une taille inférieure à un diamètre moyen de 500nm). La ainsi que la montrent également la sous-structure cellulaire nanométrique qui s’organise directement à l’intérieur des cellules sub-micrométriques de plus grandes tailles, tout en faisant en outre apparaître les petits précipités inférieurs à 10 nm et incorporés dans la matrice, en particulier au niveau des parois cellulaires qui apparaissent quant à elle dans une teinte plus claire. 1. Essai de corrosion Des essais de corrosion ont été réalisés. Une éprouvette faite du matériau en acier obtenu par le procédé décrit au paragraphe 2 et présentant la triple structuration illustrée sur la a été immergée dans une solution d’acide nitrique présentant un pH entre -1 et 0 pendant une durée d’essai de 240 heures. La température de la solution d’acide nitrique a été maintenue à 107 °C pendant toute la durée d’essai, de manière à maintenir la solution en ébullition et augmenter son pouvoir oxydant. La concentration en acide nitrique de la solution était de 5 M. La solution comportait en outre l’ion oxydant V(V) dans une concentration de 4.10-3 M. L’ion oxydant V(V) a été ajouté dans la solution d’acide nitrique pour simuler les effets du Pu et du Np. Par ailleurs, une éprouvette comparative faite d’un acier 316L obtenu par fabrication additive à partir d’une poudre classique et qui est exempte de structure cellulaires internes aux cellules mésoscopiques, et une éprouvette comparative faite d’un acier 316 L forgé, présentant les mêmes dimensions que l’éprouvette faite de l’acier à triple structuration ont subi le même test de corrosion. Comme cela est observé sur la , les éprouvettes fabriquées par fabrication additive présentent une vitesse de corrosion plus faible que l’éprouvette en acier forgé. Au bout de 240 heures, la perte de masse est plus de deux fois plus faible pour les éprouvettes obtenues par fabrication additive. L’éprouvette en acier à triple structuration présente en outre une perte de masse semblable, bien que plus faible, que l’éprouvette comparative fabriqué par fabrication additive L-PBF. Cependant, ces éprouvettes présentent des profils de corrosion différents, bien que leur perte de masse soit semblable. Comme cela est observé sur la , l’éprouvette comparative en acier forgé (haut) et l’éprouvette comparative obtenue par fabrication additive (milieu) présente de nombreuses attaques localisées aux joints de grains qui se sont propagées depuis la surface, en contact avec la solution d’acide nitrique. Ces attaques aux joints de grains, d’une profondeur supérieure à 10 µm, voire 20 µm, sont typiques de sillons formés par corrosion intergranulaire. L’éprouvette du matériau à triple structuration (bas) est au contraire exempte de sillons intergranulaires profonds, ce qui indique une corrosion homogène du matériau, sans manifestation d’une corrosion intergranulaire excessive au cours de l’essai. Le développement d’une corrosion intergranulaire est observée sur les micrographies de la ainsi que sur les cartographies d’interférométrie. La microstructure de l’éprouvette en acier forgé (photographie A et cartographie B) présente une corrosion intergranulaire sévère. Cette corrosion localisée aux joints de grains du matériau se propage rapidement en profondeur et entraine un déchaussement des grains à la surface du matériau, altérant ainsi la durabilité (cartographie B agrandie).La microstructure de l’éprouvette comparative formée par fabrication additive (photographie C et cartographie D) est marquée par une corrosion intergranulaire modérée (ne conduisant pas à la perte de grains en surface) et une corrosion intragranulaires localisées dans les cellules de la structure mésoscopique. Dans la solution d’acide nitrique, la cinétique de corrosion du cœur de la cellule est plus importante que celle de la paroi cellulaire. La microstructure de l’éprouvette à triple structuration, les cellules des structures microscopiques, d’environ 30 nm de diamètre, limitent la corrosion localisée en protégeant le cœur des cellules mésoscopiques. Ainsi, le matériau de l’invention présente des propriétés en corrosion améliorée en comparaison avec celles de l’éprouvette en acier forgé et celles comparative formée par fabrication additive. Plus précisément, concernant la résistance à la corrosion intergranulaire, l’absence de sillon qui se développe en profondeur pour le matériau de l’invention garantit une meilleure tenue et durabilité pour ce matériau. D’autre part, la présence de la triple structuration joue un rôle bénéfique pour le matériau de l’invention car elle permet d’empêcher le phénomène de corrosion cellulaire se produisant traditionnellement dans les cellules mésoscopiques de l’acier comparatif formé par fabrication additive. La protection contre la corrosion des cellules mésoscopiques est assurée par la présence d’une structure cellulaire nanométrique interne aux grandes cellules Utilisation d’un matériau en acier au contact d’un milieu acide présentant un pH inférieur à 5, le matériau en acier étant composé de grains comprenant une matrice dans laquelle sont incorporés des précipités, le matériau en acier comprenant : i) les éléments suivants, en pourcentages en masse sur la base de la masse du matériau en acier : 16 % à 20 % de chrome, 8 % à 14 % de nickel, 0,001 % à 0,030 % de carbone, 0,001 % à 0,050 %, de préférence 0,001 % à 0,030 %, d'oxygène, 2 % au plus de manganèse, 3 % au plus de molybdène, 0,75 % au plus de silicium, 0,045 % au plus de phosphore 0,03 % au plus de soufre, autres éléments: moins de 0,5 % fer : complément à 100 %, ii) des précipités sphériques, dont la taille varie entre 1 nm et 150 nm, et comprenant un élément métallique choisi parmi l’yttrium, le titane, le fer, le chrome, le tungstène, le silicium, le zirconium, le thorium, le magnésium, le manganèse, l’aluminium, le hafnium, le molybdène et leurs mélanges ; iii) des grains non colonnaires de morphologie équiaxe dont la taille est inférieure à 40 µm, les grains comportant, voire consistant en - une structure cellulaire mésoscopique faite de cellules ayant un diamètre inférieur à 1 µm, et des structures cellulaires microscopiques internes chacune à une des cellules de la structure cellulaire mésoscopique, les cellules de la structure cellulaire microscopique présentant un diamètre inférieur à 100 nm et étant réparties de manière régulière au sein de la matrice des cellules de la structure cellulaire mésoscopique ; et - des précipités sphériques dont la taille est comprise entre 1 nm et 10 nm, dits « nano-précipités », plus de 50 % en nombre étant répartis le long des parois des cellules microscopiques, avec une densité surfacique moyenne de 40 précipités par µm² ; et iv) entre 68 % et 82 % de joints de grain de type HAGB, entre 1 % et 16 % de joints de type LAGB, et entre 9 % et 26 % de joints de macles. Utilisation selon la revendication 1, le milieu acide comportant un acide choisi parmi l’acide sulfurique, l’acide chlorhydrique, l’acide fluorhydrique, l’acide nitrique et leurs mélanges. Utilisation selon la revendication 2, le milieu acide comportant de l’acide nitrique et optionnellement une espèce oxydante choisie parmi Pu, Np, Cr(VI), Ce(IV) et V(V). Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, le milieu acide présentant un pH inférieur à 4, voire inférieur à 3, voire inférieur à 2, voire inférieur à 1, voire inférieur à 0. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, la température du matériau en acier étant supérieure à 100°C, et de préférence inférieure à 130 °C Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans un environnement radioactif, par exemple en tant que composant d’un réacteur nucléaire. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 du matériau en acier en tant que pièce choisie parmi : - un amortisseur de choc, - une pièce d’un moteur à combustion interne ou d’un moteur électrique, - une pièce d’une turbine, - une pièce d’une machine-outil, - une pièce d’une pompe, - un outil de coupe, - un outil de frappe, - une cuve d’un réacteur, notamment d’un réacteur nucléaire, d’un réacteur chimique, pétrochimique ou pharmaceutique, - une pièce d’un meuble, et - une pièce d’un équipement électroménager.