Les aciers inoxydables ferritiques connaissent un développement régulier depuis de nombreuses années, en partie grâce aux variations importantes du coût des éléments d’alliage et notamment du nickel qui impactent fortement le prix des nuances austénitiques classiques. Toutefois, il ne faut pas négliger les avantages techniques que présentent les nuances ferritiques. Cet article présente une série d’exemples illustrant les performances des aciers inoxydables ferritiques dans des domaines d’applications variés et souligne la large gamme de propriétés qui peuvent être obtenues.

The influence of long-term ageing in NaCl on the passivity and electrochemical behaviour of UNS S32304 was studied. The passive film thickness, the Cr/Fe ratio and the chloride content were significantly increased after ageing. The chloride distribution depends on residual stresses, the sample microstructure and surface preparation. Local electrochemical measurements revealed that pitting potentials are between 250 and 550 mV vs. SCE after electropolishing. The higher the chloride content, the lower the local pitting potential. It was also shown that the presence of chloride was balanced by the enrichment in chromium after ageing. Then no pitting potential could be measured.

Une « nouvelle » théorie est introduite comme alternative à la théorie phénoménologique des transformations martensitiques. Cette théorie est basée sur des cartographies EBSD expérimentales traitées par un nouveau logiciel de reconstruction automatique des grains parents.

La première étape de ce travail est le calcul ab initio des énergies de mise en solution et de mélange du chrome et du fer. Nous confirmons les résultats ab initio proposés précédemment. Nous utilisons cette même méthodologie afin de calculer les énergies de surface du fer et du chrome dans les orientations (100), (110), (111) et (211). Contrairement aux extrapolations depuis les mesures expérimentales aux hautes températures, ces calculs montrent que les énergies de surface du chrome sont supérieures à celles du fer. Nous calculons également l’énergie de ségrégation d’impureté du chrome dans le fer (100) qui est endothermique. Enfin, nous proposons un modèle énergétique ajusté sur les calculs ab initio. À partir de ce modèle, nous calculons des isothermes de ségrégation et montrons que les surfaces de l’alliage sont toujours appauvries en chrome du fait de la grande différence d’énergie de surface entre les deux éléments qui a été révélée par les calculs ab initio.

Le Fe et le Cr ont un comportement magnétique complexe. Cette complexité se retrouve déjà dans certaines phases de volume telles que les spirales de spin du Fe cubique faces centrées ou les ondes de densité de spin du Cr. Ces dernières peuvent être décrites qualitativement par des calculs de théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ou de liaisons fortes (TB) qui prédisent une forme et une polarisation de l’onde de spin en accord avec les mesures expérimentales. L’énergie des défauts tels que les surfaces ou les lacunes ou encore la stabilité de l’alliage FeCr sont influencées également par le magnétisme. Et réciproquement, les défauts peuvent modifier la structure magnétique locale et créer des motifs magnétiques non colinéaires complexes.

Les aciers austénitiques sont largement employés dans le cœur des réacteurs nucléaires et sont donc soumis à des flux importants de neutrons, conduisant à de fortes évolutions de leurs propriétés dont une des plus importantes est le gonflement (expansion volumique isotrope). Cette déformation induite par l’irradiation est due à la formation de cavités. Le gonflement est un phénomène à seuil qui dépend des conditions d’irradiation, température et flux mais aussi de l’état métallurgique du matériau et de sa composition chimique. Le changement de matériaux, de l’acier 316 au 15–15 Ti, a permis d’augmenter d’un facteur 3 la durée de vie des assemblages des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium.

Cet article est dédié à la description de la problématique de la corrosion sous contrainte assistée par l’irradiation (IASCC – Irradiation Assisted Stress Corrosion Cracking). Ce mode d’endommagement est observé dans les structures d’internes de réacteurs nucléaires à eau légère (REL) qui sont soumises à un milieu caloporteur chimiquement agressif et à l’irradiation. Après une présentation de la problématique industrielle liée à l’IASCC, notamment pour les réacteurs à eau pressurisée (REP) où les structures d’internes sont essentiellement en aciers austénitiques inoxydables (AISI 304 et 316), les facteurs contribuant potentiellement à l’endommagement par IASCC et leur effet individuel sur l’altération des propriétés du matériau sont passés en revue. La nature multiphysique du phénomène d’IASCC est ensuite présentée. Les stratégies et les outils mis en œuvre pour développer un modèle prédictif unifié sont ensuite présentés et discutés.

X-ray diffraction contrast tomography is a non-destructive technique for the 3D characterisation of polycrystalline microstructures containing up to a few 1000 grains. The sample is illuminated with a monochromatic beam of high energy synchrotron radiation. As the sample is rotated, and as grains pass through alignments for Bragg diffraction, diffraction spots are recorded on a 2D detector placed close behind the sample. The diffraction geometry is used to assign spots to the grains from which they arise, and to determine the crystallographic orientations of grains. The spots are used as projections of the grains to reconstruct the grain shapes. The technique has been applied to several materials science investigations in stainless steels, including the 3D characterisation of grain boundary networks, and in-situ studies of intergranular stress corrosion cracking.

Les métaux liquides sont envisagés pour des applications très variées comme les cibles de spallation, les réacteurs nucléaires de génération 4 ou les futurs réacteurs de fusion. Des recherches sont actuellement menées sur l’interaction des aciers, seuls matériaux de structure compatibles, avec les métaux liquides comme l’eutectique plomb-bismuth ou le sodium. Dans ce problème de vieillissement des matériaux, on s’intéresse tout particulièrement aux problèmes de corrosion, de mouillage et de rupture induite par l’interaction avec le métal liquide. Cette revue reprend quelques éléments de la compréhension actuelle des ces phénomènes.