Facteurs menant à l'émigration de l'hydrogène

Facteurs qui génèrent de l'hydrogène

Il existe divers facteurs qui génèrent de l'hydrogène. Dans la plupart des cas de défaillance de la fragilisation par l'hydrogène dans les fixations, le plus grand nombre de facteurs provient des processus de décapage et de galvanoplastie ultérieurs en production. La survenue de défaillance des fixations en raison de la fragilisation par l'hydrogène est relativement rare dans les fixations non électroplaquées.

Avant la galvanoplastie, les fixations ont besoin d'une surface active, un nettoyage chimique est donc nécessaire. Le processus de nettoyage implique généralement l'utilisation d'une solution alcaline pour le dégraissage, suivie d'un décapage acide pour éliminer l'échelle d'oxyde et la rouille formée pendant le traitement thermique. Le décapage acide dépose une grande quantité d'atomes d'hydrogène (H) naissants à la surface des fixations. Le temps d'immersion dans la solution acide doit dépendre de l'état de surface des pièces, et le temps de trempage doit être minimisé, en utilisant des inhibiteurs. Certains atomes d'hydrogène se lient ensemble et forment des molécules H2, qui apparaissent sous forme de bulles dans la solution acide. Certains atomes d'hydrogène naissants sont absorbés par le matériau en acier. La quantité totale d'hydrogène que les fixations peuvent absorber est influencée par le temps de décapage et la nature chimique de la solution acide.

L'étape suivante est la galvanoplastie, au cours de laquelle des éléments métalliques de protection (tels que Zn,Ni ou Cr) sont à l'état ionique et déposés sur les fixations par réaction cathodique dans l'électrolyte. De plus, le procédé génère de l'hydrogène qui peut être absorbé par les fixations.

Gir Figure 3: Galvanoplastie

Diffusion de l'hydrogène dans les zones de contrainte à haute traction des fixations

L'hydrogène est dispersé dans les fixations en acier sous forme atomique (H). Les atomes d'hydrogène absorbés par le matériau en acier sont très actifs et peuvent se diffuser largement dans le matériau de fixation. En interne, les atomes d'hydrogène ont tendance à se séparer en zones de contrainte à haute traction et, avec le temps, la concentration d'hydrogène dans cette zone augmente progressivement. Si deux atomes adjacents se recombinent pour former des molécules d'hydrogène (H2) à un défaut, la contrainte nécessaire pour les déplacer augmente et la molécule d'hydrogène y devient fermement enracinée.

Ségrégation de l'hydrogène aux joints de grains, inclusions, fractures et autres défauts

Comme mentionné précédemment, des fractures causées par la fragilisation par l'hydrogène se produisent dans les structures intergranulaires. En interne, l'hydrogène a tendance à être distribué aux joints de grains, aux inclusions, aux fractures et à d'autres défauts des fixations. Au fil du temps, l'hydrogène augmente progressivement dans ces zones des fixations par diffusion.

Atteinte de la concentration critique d'hydrogène

Plus la concentration d'hydrogène est élevée, plus la contrainte critique pour l'échec est faible et plus la concentration d'hydrogène est faible, plus la contrainte critique pour l'échec est élevée. Les atomes d'hydrogène libres se diffusent en défauts de surface, inclusions, fractures et autres zones de contrainte de traction élevée dans les fixations, entraînant une diminution de la résistance dans ces zones. Lorsque la concentration en hydrogène et la contrainte totale atteignent le point critique, des fractures se produisent, et ce processus se poursuit jusqu'à ce que les fixations finissent par échouer. Les fissures initiales se produisent généralement dans les grains, puis se développent jusqu'aux joints de grains. De là, les fissures se propagent le long des joints de grains jusqu'à ce que les attaches finissent par se fracturer.

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