2. Alliages Fe-Mn-C à effet TWIP comme matériaux pour des applications de stents cardiovasculaires
2.2. Étude de la résistance à la corrosion des aciers TWIP
La plupart des travaux effectués sur les aciers TWIP à haute teneur en Mn sont essentiellement consacrés à leurs propriétés mécaniques remarquables, cependant il existe quelques travaux consacrés à la corrosion de ces aciers. Le Tableau 2.1 présente une revue de la littérature des principaux travaux effectués dans le domaine.
Tous les travaux énumérés dans le Tableau 2.1 ci-dessus ont été effectués dans le but de tester la résistance à la corrosion des aciers TRIP et TWIP dans des solutions d’acides et de NaCl en vue de leur application dans l’industrie automobile. Tous ces résultats montrent une faible résistance à la corrosion des aciers TWIP dans les différentes solutions envisagées. Cette faible résistance à la corrosion est liée essentiellement à la présence du Mn comme élément d’alliage. Comparé au fer, le Mn à un faible potentiel de corrosion et pourrait donc être utilisé comme élément d’alliage si on veut augmenter la vitesse de corrosion de la matrice de fer. C’est dans ce cadre que Schinhammer et al (Schinhammer, Steiger et al.) ont élaboré les aciers Fe-21Mn- 0,7C (TWIP) et Fe-21Mn-0,7C-1Pd (TWIP-1Pd) comme matériaux biodégradables pour des applications de stents cardiovasculaires. Ils ont étudié la dégradation de ces deux aciers ainsi que celle du fer pur dans une
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solution de SBF. Les résultats montrent que la corrosion est uniforme pour les trois matériaux étudiés, cependant pour l’acier TWIP-1Pd, l’attaque se fait préférentiellement aux joints de macles. La vitesse de dégradation décroît avec le temps d’immersion compte tenu de la formation des couches de passivations à la surface des échantillons étudiés. Les résultats des tests de dégradation révèlent une vitesse de dégradation qui diminue de l’alliage TWIP-1Pd au fer avec également des couches de passivations constituées d’hydroxydes et de carbonates qui ralentissent la vitesse de corrosion. Les tests d’immersion dans les deux solutions montrent que les aciers TWIP étudiés sont moins résistants à la corrosion que le fer pur.
Tableau 2.1 : Quelques résultats de la littérature sur la corrosion des aciers TWIP
Auteur et
référence Composition chimique de l’alliage et élaboration Comportement de l’alliage lors de la corrosion
Zhang et al [89]
Fe-25Mn-5Al-0.15C
-Fusion des éléments d’alliage, coulée et forgeage des lingots.
-Corrosion par polarisation potentiodynamique dans des solutions de NaOH, Na2SO4, HNO3, HCl
et 3.5% de NaCl. Le pH compris entre 0.8 et 15.3
-Une teneur de 25% de Mn est préjudiciable à la résistance à la corrosion de l’alliage dans les
solutions aqueuses.
-Passivation difficile même en milieu neutre ; par exemple dans la solution de Na2SO4 (1mol/L)
-La résistance à la corrosion croît avec le pourcentage d’Al, toutefois aucune passivation n’est
observée dans une solution à 3.5% de NaCl
Kannan et al [90,91]
Fe-29Mn-3Al-0.06C-1.6Si et Fe-29Mn-3Al-1.4Si -laminage à 0 ; 20 et 35%
-Étude de la corrosion dans les solutions de 0.1M H2SO4 ; 0.1 NaOH et 3.5 NaCl
-Test potentiodynamique -Tests d’immersion statique et polarisation potentiodynamique dans les solutions de 0.1M
H2SO4; 0.1 NaOH et de NaCl à 3.5%
-Le laminage a une faible influence sur la vitesse de corrosion
-La résistance à la corrosion est plus forte dans la solution de NaOH et plus faible dans celle de HCl. Une corrosion localisée dans la solution de HCl et une corrosion par piqures dans celle de NaCl sont
observées
-L’addition d’Al augmente la résistance à la corrosion, alors que celle de Si a un effet inverse.
Altstetter et al [92]
Fe-(28-32)-Mn-(7-10)-Al-(0.5-1.5)-Si-(0-1) C -Tests de corrosion potentiodynamique et tests d’immersion statique dans l’eau de robinet, dans une eau minérale (2% NaCl), dans une solution salée (3.5%) et dans une solution de 1N H2SO4
-Les aciers au Mn sont 10 fois moins résistants à la corrosion que les aciers 304 et 316, 430 et AISI 1020
dans tous les environnements aqueux testés. -La variation du % de Mn de 28 à 31% et celle de C de 0 à 0.8 n’induit pas une différence significative sur
les vitesses de corrosion.
Ghayad et al [93]
Fe-0.5C-29Mn-3.55Al
-Série de laminage et de traitement thermique en solution solide (1100°C pour 24h) -Tests de corrosion potentiodynamique dans des
solutions de NaCl à 3.5%
-Type de corrosion : généralisée -Les échantillons contenant les phases ferrite et austénite présentent la plus forte vitesse de corrosion
probablement liée à la corrosion galvanique entre les deux phases.
-Le laminage à froid augmente le taux de corrosion à cause de la différence de potentiel entre la matrice et
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Auteur et
référence Composition chimique de l’alliage et élaboration Comportement de l’alliage lors de la corrosion
Hamada et al [94]
Fe-(15-30)Mn-0.2C-(1-8) Al
-Lingots chauffés en solution solide suivi d’une série de laminage à chaud
-Tests de polarisation potentiodynamique dans une solution de NaCl à 3.5%.
-Faible résistance à la corrosion de ces alliages dans la solution de NaCl à 3.5%.
-Corrosion uniforme avec des piqûres préférentiellement au niveau de la phase α. La résistance à la corrosion peut être augmentée en
ajoutant des éléments plus résistants à la corrosion que le Mn.
Grajcar et al [81]
Fe-24.5Mn-3.5Si-1.5Al-Nb-Ti et Fe-26Mn-3Si-3Al- Nb-Ti
Tests d’immersion statique et potentiodynamique dans des solutions de 1N H2SO4 et de NaCl à
3.5%.
-Faible résistance à la corrosion dans les deux milieux avec une vitesse de corrosion plus élevée
dans le milieu acide.
-Faible résistance à la corrosion dûe à un faible coefficient de passivité de la couche d’oxyde de Mn.
-La résistance à la corrosion diminue légèrement lorsque la matrice contient plus d’une phase, toutefois l’impact du nombre de phases est moins
significatif que la composition chimique. -La résistance à la corrosion augmente avec l’Al et
diminue avec le Si.
Opiela et al [95]
Fe-24.5Mn-3.5Si-1.5Al-Nb-Ti
-Laminage et traitement en solution solide à 850 °C
-Tests d’immersion statique (en 24h) et potentiodynamique dans une solution de 0.5N de
NaCl
-Acier caractérisé par une recristallisation partielle constituée d’austénite, de bandes de glissement et
de macles.
-Les échantillons ont une très faible résistance à la corrosion dans la solution de NaCl avec une perte de
masse de 6.5% en 24h.
-La faible résistance à la corrosion est plutôt liée à la composition chimique, moins à la structure des
phases.
-Les piqûres observées sont liées à la composition chimique avec un taux de dissolution élevé pour le
Mn et le Fe.
-La faible stabilité du Mn conduit à une dissolution préférentielle du Mn à l’interface oxyde/électrolyte.