Rôle du carbone et du manganèse lors de l'oxydation du fer a haute température. Interactions avec les éléments actifs cérium et yttrium

Effects of carbon and manganese impurities on iron oxidation at high temperature. Impurities-rare earth elements (cerium and yttrium) interactions

• Auteur / Autrice : Claudie Courty
• Direction : Henri Buscail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Dijon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Manganèse

Fer

Cérium

Yttrium

Corrosion sèche

Oxydation

Résumé

Depuis quelques années, il a été constate que la moindre imperfection, chimique ou cristallographique, pouvait altérer d'une façon importante la corrosion a haute température des matériaux. Dans le but d'expliquer ces phénomènes, nous avons donc entrepris de déterminer l'influence des éléments mineurs, plus particulièrement du carbone et du manganèse lors de l'oxydation du fer considéré comme système modèle. Les résultats montrent un effet important du carbone et de l'association manganèse-carbone sur les mécanismes d'oxydation : Le carbone provoque le ralentissement des cinétiques de réaction et le décollement des couches d'oxyde de fer. Ceci est dû au fait que le carbone est très peu soluble dans les oxydes de fer et s'accumule progressivement à l'interface oxyde/métal. La ségrégation du carbone et des carbures est cependant annihilée par l'addition d'yttrium, soit par dépôt sol-gel, soit par implantation ionique, ce qui améliore l'adhérence des couches d'oxyde. Le décollement des couches est accentué lorsque le carbone est associé au manganèse. Les carbures alliés au manganèse de type (Fe,Mn)#3C sont vraisemblablement a l'origine de ce phénomène. ? L'effet néfaste des carbures alliés au manganèse a également été observé lorsque qu'un dépôt de cérium de type sol-gel est applique à la surface de l'acier. Au lieu d'avoir une incorporation homogène du cérium par formation de CeFeo#3 a l'intérieur de la couche de wustite (cas du fer pur et des alliages FeC et FeMn), le cérium reste en surface sous sa forme d'origine CeO#2. D'autre part, l'addition d'yttrium à la surface d'aciers au manganèse a permis de mettre en évidence des interactions entre impureté (Mn) et élément actif (y). Le manganèse se combine préférentiellement à l'yttrium pour former une couche de YMnO#3 aux propriétés protectrices. En l'absence de manganèse, l'yttrium se combine au fer pour donner l'oxyde mixte Fe#2O#4 limitant la diffusion externe du fer.