2023/01/17
Amélioration par traitement chimique de l’état de surface d’un acier maraging issu de la fabrication additive pour l’amélioration du comportement en fatigue – Étude d’un canal de refroidissement
Delcambre, A. (2022). Amélioration par traitement chimique de l’état de surface d’un acier maraging issu de la fabrication additive pour l’amélioration du comportement en fatigue – Étude d’un canal de refroidissement. Université du Québec à Rimouski.
La fabrication additive métallique permet l’obtention de nouvelles formes, comme les canaux de refroidissement conforme en fonderie, qui ne pouvaient pas être obtenues à l’aide des procédés conventionnels. Les nouvelles pièces présentent habituellement une amélioration des performances, un gain d’ergonomie ou une économie de matière. La performance des canaux est effectivement améliorée, mais leur durée de vie est diminuée par la formation de fissures en fatigue, grandement facilitées par le mauvais fini de surface en sortie d’impression.
L’acier maraging 18Ni300 traité chimiquement a été choisi afin d’améliorer la durée de vie des canaux de refroidissement conforme. À l’issue d’une mise en solution solide et d’un durcissement structural, une dureté usinable de 50 HRC a été obtenue. Le traitement chimique doit permettre d’éliminer la calamine (phase de décapage) formée lors de la mise en solution solide puis d’améliorer l’état de surface (phase de polissage). Le décapage a été atteint quand le polissage s’est révélé inefficace. Par ailleurs, le traitement chimique peut engendrer une fragilisation par l’hydrogène. On a donc vérifié que le gain mécanique en fatigue dû à l’amélioration d’état de surface est supérieur à la perte due à la fragilisation par l’hydrogène, réputée moins importante sur les aciers maraging.
Le traitement chimique, effectué dans une solution aqueuse d’acides chlorhydrique, nitrique et phosphorique, a permis l’amélioration de la résistance en endurance illimitée des éprouvettes de 26 % et de 4 % pour les deux modèles étudiés. Ces modèles représentaient les deux rayons de courbure d’un canal de refroidissement. Aucune fragilisation par l’hydrogène n’a été détectée lors de l’étude mécanique. Dans le bain acide, le contrôle de la concentration en fer dissous par l’ajout d’un inhibiteur de corrosion, le ferrocyanure de potassium, a permis de fortement diminuer l’apparition de piqûres de corrosion.
Enfin, une étude électrochimique a montré que la voltampérométrie linéaire n’est pas utilisable pour l’amélioration du procédé de polissage.