Academic literature on the topic 'Dénitruration'

L’objectif de ce travail est d'améliorer les connaissances relatives au transfert d'azote aux interfaces gaz-métal liquide, en particulier dans le procédé de fusion par induction sous vide (VIM). Deux moyens ont été mis en œuvre. D’une part l'expérimentation, réalisée à partir d'un dispositif basé sur la méthode de Sieverts, d'autre part une modélisation mathématique et numérique du procédé. L’étude expérimentale a tout d'abord permis la mesure de la solubilité de l'azote dans les alliages NiCr liquides, puis la détermination des cinétiques globales de nitruration et de dénitruration de ces alliages. Le modèle mis en œuvre calcule les forces électromagnétiques responsables du brassage. Leur connaissance permet de calculer l'hydrodynamique du bain métallique en tenant compte de la nature turbulente de mouvement. Une attention particulière a été portée à la description de la turbulence à la surface libre et de la forme de cette surface. La connaissance des vitesses en tout point du bain permet de décrire le transfert d'azote (cartes de concentration en azote, évolution du titre moyen en azote au cours du temps) et de simuler les expériences de nitruration et de dénitruration. Un modèle simplifié de transfert de matière, basé sur l'hypothèse du réacteur parfaitement agité, a egalement été développé. La comparaison de la modélisation et de l'expérimentation permet de préciser le régime limitant le transfert d'azote. La démarche a également été appliquée aux réactions de dénitruration dans un four VIM de laboratoire. Nous avons pu mettre en évidence que, dans les conditions opératoires de l'ensemble de nos expérimentations, Le transfert d'azote est contrôlé par un régime chimique. Le modèle peut être utilisé plus généralement pour étudier l'interaction d'un gaz avec un métal liquide et les transferts de matière aux interfaces

Le titane contenu dans un acier maraging se combine avec l'azote résiduel pour former des inclusions de nitrure de titane (TiN), néfastes du point de vue des propriétés en fatigue de l'alliage. La compréhension de leur origine doit permettre de trouver les moyens de réduire leur taille. Des expériences de Sieverts ont été réalisées pour étudier d'un point de vue thermodynamique et cinétique les réactions de dénitruration de l'alliage et de précipitation des TiN. Au regard de ces expériences et des données thermodynamiques disponibles dans la littérature et compte-tenu des teneurs en azote résiduel, la formation des TiN est supposée avoir lieu lors de la solidification sous l’effet de la ségrégation interdendritique. Un certain nombre d'inclusions de TiN sont associées à un germe de type oxyde ou sulfure. L'observation au MET d'une de ces inclusions mixte révèle l'existence d’une relation d'orientation entre le nitrure TiN, un sulfure CaS et un spinelle MgAl2O4, ce qui suggère une croissance par épitaxie du TiN sur ces deux germes. L’étude a été complétée par des calculs ab initio d’énergies de surface et d’énergies d’adsorption. Ces travaux appuient l'hypothèse d'une germination hétérogène des nitrures de titane sur des particules préexistantes et stables dans l'acier liquide. Un modèle numérique de précipitation couplée à la ségrégation interdendritique a été développé puis intégré au logiciel SOLAR simulant la solidification du lingot VAR. Ces calculs quantifient l'influence déterminante sur la taille des plus grands nitrures de la teneur initiale en azote, de la densité de germes, et du temps local de solidification
The titanium contained in maraging steels combines itself with residual Nitrogen to form Titanium nitride precipitates (TiN), which are detrimental to fatigue properties. Understanding their formation may give some ways to reduce their sizes. A Sieverts apparatus was used to study denitriding reactions and precipitation reactions from a thermodynamic and kinetic point of view. According to these experiments, to thermodynamical data from literature, and to the Nitrogen content in the steel, the TiN inclusions are supposed to form during the solidification of the steel thanks to interdendritic segregation. A certain number of the TiN inclusions are found under SEM observations to be located next to another oxide or sulfur particle. A TEM observation reveals the existence of an orientation relationship between a nitride, a sulfur CaS and a spinel MgAl2O4. It suggests an epitaxial growth of the TiN on these two germs. This study was completed with ab initio calculations of surface energies and adsorption energies. This work supports the hypothesis of a heterogeneous nucleation of the Titanium nitrides on preexisting, stable particles in the liquid steel. A numerical model of the precipitation coupled to the interdendritic segregation of solutes is developed and introduced in the SOLAR software modelling the VAR ingot solidification. It evaluates the determinant influence of the initial Nitrogen mass fraction, germ number density and local solidification time on the TiN sizes

En vue d'étudier l'interaction gaz-métal liquide, un dispositif expérimental a été mis en œuvre pour employer la méthode de Sieverts tant à pression constante qu'à volume constant. La solubilité de l'azote a été mesurée dans des alliages liquides Ni-Cr aux températures de 1773 et 1873 k. Les mesures ont été effectuées par la méthode à volume constant. La solubilité de l'azote augmente fortement avec la teneur en chrome et diminue avec la température. Les coefficients d'intéraction de Wagner du premier et du deuxième ordre du chrome sur l'azote dans le nickel ont été déterminés. L'effet de la présence d'aluminium sur la solubilité de l'azote dans un alliage Ni-20Cr a été étudié aux mêmes températures. La technique utilisée a été la méthode de Sieverts à pression constante. L'aluminium augmente la solubilité de l'azote. Le coefficient d'intéraction de Wagner du premier ordre de l'aluminium sur l'azote dans le nickel, et celui défini par Mori et al. Dans l'alliage Ni-20Cr, ont été déterminés. La cinétique de dénitruration d'un alliage Ni-20Cr a été étudiée dans un four à induction sous vide à l'échelle du laboratoire. Les résultats montrent que la cinétique globale est bien décrite par une expression du premier ordre. Un modèle mathématique prenant en compte la cinétique de la réaction chimique à l'interface gaz-métal liquide et le transport d'azote dans le métal, a été mis en œuvre. Il est basé sur la résolution numérique des équations de Navier-Stokes en régime turbulent, puis de l'équation de transport du soluté. Une démarche a été proposée, permettant de déterminer l'ordre et la valeur de la constante cinétique de la réaction chimique. Elle permet de déterminer le régime cinétique et l'importance relative des étapes limitantes

L'objectif de ce travail de thèse consistait à développer d'une technologie de mise en forme de poudres d'aciers faiblement alliés nitrurées afin d'introduire le nitrure ε-Fe2-3N dans la masse de la pièce mécanique.Pour atteindre cet objectif, deux voies ont été étudiées :- réaliser des pièces frittées à partir de poudre d'acier nitrurée ou nitrurée-enrobée (contenant une teneur importante en nitrure ε),- nitrurer et densifier une poudre d'acier pendant l'étape de frittage.La nitruration d'une poudre d'acier 4140 lors du frittage en CIC s'est avérée insuffisante vis-à-vis des teneurs en nitrure ε nécessaires pour l'application industrielle.L'étude de la stabilité, en CIC, de la poudre d'acier 4140 nitrurée a démontré la conservation des nitrures γ' et ε en grande proportion jusqu'à des températures de 650°C, quel que soit la nature du cycle de CIC appliqué. L'étude de la stabilité, à 600°C, de poudres d'acier nitrurées placées en capsules scellées a montré une légère dénitruration de ces poudres pendant le traitement.Des essais de densification de ces poudres d'acier nitrurées ont ensuite été réalisés par frittage SPS puis CIC. Afin de densifier les particules d'acier nitrurées, nous avons choisi d'utiliser un liant. Les essais de frittage SPS ont permis de mettre en évidence les paramètres expérimentaux les plus pertinents pour l'obtention d'un matériau dense et comportant le nitrure ε, et de proposer des préconisations sur les compositions acier-liant. Ces compositions ont été testées en CIC avec succès. Deux d'entre elles ont ainsi permis l'obtention de matériaux denses aux propriétés tribologiques et mécaniques satisfaisantes pour l'application industrielle
The aim of this Ph.D thesis was to develop a technology to shape nitrided low-alloyed steels powders to introduce the ε-Fe2-3N nitride in the volume of the mechanical component.To achieve this goal, two approaches were considered:- the sintering of coated nitrided steel powder or nitrided steel powder (containing a high content of ε nitride),- the simultaneous densification and nitriding of low-alloy steel powder during the sintering step.Nitriding 4140 steel powder during hot isostatic pressing (HIP) does not allow producing sufficient ε-phase content for industrial application.The stability study of nitrided 4140 steel powder during HIP shows that a huge proportion of nitrides (γ' and ε) is conserved at 650°C, regardless of the HIP cycle. The stability study, at 600°C, of nitrided steel powders placed in sealed evacuated glass tubes, shows a slight denitriding of these powders during the process.Thus, densification of these nitrided steel powders was made by spark plasma sintering (SPS) and HIP. To densify the nitrided steel particles, we have used a copper-phosphorous binder. From SPS experiments, we have deduced the most relevant experimental parameters to obtain a dense material containing ε-phase, and we have proposed recommendations on the composition of nitrided steel-binder mixture. The identified compositions were successfully sintered by HIP. Two of them allow obtaining dense materials with interesting tribological and mechanical properties for industrial application