INTRODUCTION

Parmi les nombreux travaux relatifs à l’oxydation des métaux, ceux qui se rapportent à l'oxydation du fer et de ses alliages tiennent une place de choix. On rencontre dans la littérature de nombreuses observations relatives à l'influence protectrice exercée par certains éléments (Ni, Cr, Al, Si, etc.) sur le fer aux températures élevées. Malheureusement, la plupart de ces travaux ont été exécutés sur des alliages techniques dont la composition est complexe et parfois mal définie, et les résultats obtenus sont en général difficilement interprétables pour dégager des mécanismes fondamentaux de réaction.

En ce qui concerne l'étude des systèmes binaires fer-nickel et fer-chrome que nous nous sommes proposés d'étudier, on peut citer les travaux suivants :

Stead (1) et Dickenson (2) montrèrent les premiers les modifications qualitatives apportées aux couches d'oxydes formées sur le fer par addition de nickel. En 1923, Pfeil (3) consacre une étude à l'oxydation des alliages fer-nickel et essaye d'étendre à ce système les observations qu'il avait faites antérieurement au sujet de l'oxydation du fer pur (4). Il résultait de ces premiers travaux que l'oxydation du fer procédait d’une manière plus rapide que celle du nickel et qu’il apparaissait même du nickel pur noyé dans l’oxyde. Toutefois on ne possédait aucun renseignement précis sur les étapes successives de cette réaction.

L'étude des alliages binaires fer-chrome semble avoir été plus développée que celle des alliages fer-nickel. En 1934, Portevin, Pretet et Jolivet (5) à la suite d’une étude cinétique de l’oxydation de ces alliages font pour la première fois un examen des oxydes par la méthode micrographique, mais l’aspect très complexe observé rend l'interprétation du mécanisme très difficile. À la même époque, Rickett et Wood (6) confirment les observations de Pfeil (7) sur la diffusion dans l'étude de ce système. Depuis l’apparition des méthodes de diffraction électronique, les recherches se sont surtout orientées vers l’étude des films minces. C’est ainsi que Tokumitu (8) et Quarell (9) étudient avec cette méthode la pellicule d’oxydes formée sur les aciers inoxydables à base de chrome, mais là encore de nombreuses difficultés apparaissent lorsqu'il s’agit d'identifier les oxydes formés dans ces conditions.

Nous avons pensé qu’une étude systématique de l'oxydation sur ces deux systèmes pouvait être reprise maintenant avec quelques chances de progrès. En effet les connaissances relatives à la constitution des oxydes complexes, qui peuvent prendre naissance à la surface de ces alliages, lorsqu'ils sont soumis à l’oxydation, se sont considérablement augmentées. De plus, les phénomènes de diffusion dans les réseaux cristallins ioniques, qui sont finalement à l’origine de tous les phénomènes observés dans les processus d’oxydation, sont également beaucoup mieux connus. Des recherches effectuées depuis une dizaine d'années dans le domaine des métaux purs par différents groupes de chercheurs, en particulier en France par Bénard et ses collaborateurs (10), ont montré tout le parti qu’on pouvait tirer de ces récentes acquisitions.

Nous avons jugé indispensable pour mener à bien ce travail d'opérer dans les conditions suivantes :

— Préparation d’alliages binaires de très haute pureté.

— Echelonnement des compositions dans un large domaine de concentrations.

— Réalisation d’un état physico-chimique parfaitement défini des surfaces.

— Etude préalable des systèmes d’oxydes qui peuvent se former dans les conditions de l'oxydation.

Les méthodes d’investigations auxquelles nous nous sommes adressées sont, l'examen au microscope métallographique des coupes effectuées sur les échantillons après oxydation, l'identification des structures cristallines des phases en présence par la diffraction des rayons X, la mesure très précise des paramètres cristallins par la méthode en retour, l’analyse chimique des différents oxydes.

Nous exposerons successivement les résultats de nos expériences concernant les alliages fer-nickel et les alliages fer-chrome.

Nous sommes heureux de pouvoir exprimer ici notre profonde et respectueuse reconnaissance à M. Jacques BENARD, Professeur à la Faculté des Sciences de Paris, non seulement pour la direction qu’il donna à nos recherches mais aussi pour l'intérêt constant qu’il nous a toujours témoigné.

Nous exprimons notre gratitude à la Direction de l'INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDERUR- GIE, qui nous a assuré son appui matériel pendant les quatre années qui ont été nécessaires pour mener à bien notre travail et qui nous a donné les possibilités de l’imprimer.

Nous remercions MM. les membres du Jury et tout particulièrement M. Georges CHAUDRON, Professeur à la Faculté des Sciences de Paris, Directeur du Laboratoire Central des Traitements chimiques (C.N.R.S.) qui a bien voulu en assurer la présidence.

Nous remercions également nos camarades de laboratoire et tout particulièrement MM. BARDOLLE et ROBIN avec qui nous avons bien souvent collaboré.

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