Corrélation entre la perméation électrochimique et la fragilisation par l'hydrogène de l'acier inoxydable 17-4 PH : rôle de la microstructure

Correlation between electrochemical permeation and hydrogen embrittlement of 17-4 PH stainless steel ; role of the microstructure

¹ Ecole Centrale Paris, Lab. C.F.H., F-92295 Châtenay-Malabry
² Ecole Centrale Paris, Lab. MSS/MAT (CNRS URA D0850), F-92295 Châtenay-Malabry
³ Faculté des Sciences de Meknès (Maroc), Département de Chimie

Résumé

Des tests de perméation électrochimique ont permis d'évaluer le coefficient de diffusion de l'hydrogène dans l'acier inoxydable martensitique à durcissement structural 17-4 PH, en fonction de différents traitements de vieillissement. Ces traitements provoquent des variations de la microstructure qui induisent des variations du coefficient de diffusion de l'hydrogène, ainsi que des quantités d'hydrogène piégé et diffusible, qui peuvent affecter la résistance de l'acier à la fragilisation par l'hydrogène. On a pu établir une corrélation entre les résultats de perméation et ceux obtenus par la méthode de traction lente d'éprouvettes à l'air ou sous chargement en hydrogène. L'acier est le plus fragile, comme on pouvait s'y attendre, là où sa résistance mécanique est la plus élevée; cependant, il ne perd pas complètement sa ductilité. Ce résultat est attribué à l'effet bénéfique de la phase durcissante ε riche en cuivre, qui jouerait le rôle de repoussoir pour l'hydrogène, lorsqu'elle est cohérente avec la matrice.

Abstract

Electrochemical permeation tests allowed to evaluate the hydrogen diffusivity in 17-4 PH precipitation hardened martensitic stainless steel as a function of the ageing treatments. These treatments promote microstructural variations which induce a hydrogen diffusivity changing, as well as variations of trapped and diffusing hydrogen contents ; this can affect the steel resistance to hydrogen embrittlement. A correlation has been established between permeation results and the variation of the mechanical resistance using a slow strain rate tensile test on specimens which were hydrogen charged or not. As expected, the higher the steel strength, the more brittle the steel, but without a complete loss of ductility. This result is attributed to the positive effect of the ε£ hardening phase, which is copper-rich and could be a hydrogen repeller when it is coherent with the matrix.