Absorption, diffusion et piégeage de l’hydrogène dans les aciers inoxydables austénitiques : effets de l’écrouissage et conséquences sur le comportement mécanique

Les aciers inoxydables austénitiques comme le 316L sont largement employés pour leur excellente résistance à la corrosion et leurs propriétés mécaniques intéressantes à l’état écroui. En service en milieu hydrogéné, ces matériaux peuvent absorber de l’hydrogène. Inséré dans le réseau cristallin, celui-ci peut conduire à une fragilisation par l’hydrogène (FPH) du matériau. Étant donné la complexité des mécanismes à l’œuvre, la caractérisation des interactions hydrogène-microstructure et des effets de l’hydrogène sur le comportement mécanique nécessite des analyses approfondies. En couplant expérience et calculs numériques, ces travaux se sont d’abord attachés à déterminer l’effet de la pré-déformation sur la distribution de l’hydrogène et à identifier les sites de piégeage de l’hydrogène associés. L’étude expérimentale a utilisé des chargements cathodiques en 2H suivis d’analyses SIMS et TDS. Les données ont été traitées par un modèle de diffusion-piégeage. Les contributions d’interactions de faible et de forte énergies ont été isolées et attribuées respectivement aux champs de contrainte des dislocations et aux lacunes/cœurs des dislocations. Les énergies de dépiégeage associées ont été estimées. La seconde partie de ces travaux a consisté à évaluer l’effet de la pré-déformation sur la FPH du matériau grâce à des essais de traction et des caractérisations microstructurales. Les résultats indiquent que l’application d’une pré-déformation n’accroit pas la sensibilité du 316L à la FPH. Un mécanisme général de FPH du 316L est proposé, fonction de l’état microstructural à l’échelle des dislocations.