Les récents développements des techniques d’élaboration 3D permettent aujourd’hui d’imprimer de nombreux alliages métalliques par fabrication additive. L’une des technologies les plus utilisées industriellement est la fusion laser sur lit de poudre (Laser Beam Melting – LBM). Ce procédé de fabrication additive permet une optimisation de la géométrie de conception, la production de pièces uniques adaptées à la demande et des délais de fabrication courts. Cependant, la spécificité du procédé LBM mène à des microstructures et des propriétés singulières, notamment pour ce qui concerne le comportement en corrosion. Cette thèse s’inscrit dans l’axe de recherche du CETIM consacré à la durabilité d’alliages métalliques issus de la fabrication additive. Elle vise à mieux appréhender le couplage procédé / microstructure / propriétés en corrosion de pièces LBM afin de pouvoir prédire leur durabilité.
Tout d’abord, la microstructure des aciers inoxydables 17 4PH issus de deux procédés - LBM et métallurgie conventionnelle – a été caractérisée à différentes échelles pour un même état de traitement thermique de référence dit H900. Ceci a permis de comprendre l’impact du procédé LBM sur la microstructure de l’acier. La sensibilité à la corrosion par piqûres stables et métastables de ces deux aciers a ensuite été étudiée et corrélée aux microstructures analysées précédemment, en identifiant des paramètres microstructuraux critiques vis-à-vis de la corrosion. Pour mieux appréhender les mécanismes de corrosion par piqûres, les films de passivité formés sur ces aciers ont été analysés de manière à déterminer leur composition chimique, leur structure et leurs propriétés électrochimiques. Enfin, de nouvelles microstructures ont été générées par traitements thermiques afin de dissocier les effets de chaque paramètre microstructural. |
The recent development of the 3D printing technics allows fabricating parts constituted of various metallic alloys with additive manufacturing processes. One of the most common additive manufacturing processes used in industry is the power bed laser beam melting (LBM). LBM process enables an optimised geometrical design, the production of specific parts adapted to the demand and short manufacturing lead times. However, this particular manufacturing process leads to parts characterised by original microstructures and properties, especially the corrosion behaviour. This thesis is a part of the research project of the CETIM dedicated to the durability of metallic alloys additively manufactured. The aim of this work is to understand the relationship between process / microstructure / corrosion properties of LBM parts in order to predict their durability.
First, the microstructure of the 17 4PH stainless steel manufactured by two processes – LBM and conventional metallurgy – has been characterised at different scales for a same state of reference heat treatment called H900. This allowed determining the impact of LBM process on the microstructure of the steel. The susceptibility to stable and metastable pitting corrosion of the two steels has then been studied and related to the microstructures previously analysed. This method allows identifying the critical microstructural parameters concerning the corrosion. To go further in the understanding of the pitting corrosion mechanisms, the passive films formed on the steels have been analysed to determine their chemical composition, their structure and their electrochemical properties. Finally, new microstructures were generated through heat treatments to dissociate the effect of each microstructural parameter. |