Interaction hydrogène porosité dans un acier moulé faiblement allié

Hydrogen-porosity interaction is a key factor to understand the hydrogen embrittlement of cast steels. In this work, the effect of porosity on hydrogen diffusion and trapping for a low-alloy cast steel was studied. Two main techniques were used: electrochemical permeation and thermal desorption spectrometry. This study is based on a comparison between porous and non-porous samples obtained from the same material. First, it was shown that the porosity has a delaying effect on hydrogen diffusion and that the absorbed hydrogen was mainly located in porosity, which behaves as a reversible trap at room temperature. In addition, a method was proposed to estimate hydrogen fugacity and solubility. In parallel, two numerical models have been developed in order to simulate hydrogen permeation for a porous material. These two models are based on two different approaches (a non-equilibrium approach and a local equilibrium one) and take into account the trapping of gaseous hydrogen in porosity. Furthermore, a parametric study was conducted to investigate the role of various parameters on hydrogen diffusion. Moreover, a comparison between permeation experiments and simulations was made and a reasonable agreement was found. Then, hydrogen embrittlement was studied using H-precharged specimens, which highlighted the combined effect of hydrogen and porosity on the elongation to fracture. Finally, fracture surface investigations performed on H-pre-charged porous specimens showed the presence of a special defect related to hydrogen known as “fish-eyes”. The formation of this defect was discussed in the case of low hydrogen pressures and a possible mechanism was proposed.L'interaction hydrogène-porosité représente un facteur clé pour comprendre la problématique de fragilisation par l'hydrogène des aciers moulés. Dans ce travail, une étude comparative, entre des échantillons poreux et des échantillons non poreux du même matériau, basée principalement sur deux techniques, la perméation électrochimique et la spectroscopie de thérmodesorption, a permis de mieux comprendre l’effet de la porosité dans la diffusion et le piégeage de l’hydrogène.D’abord, il a été démontré que la porosité a un effet retardateur sur la diffusion de l'hydrogène et que l'hydrogène absorbé est principalement localisé dans la porosité, qui constitue un piège réversible à température ambiante. De plus, une méthode a été proposée pour calculer la fugacité du milieu de chargement et la solubilité de l'hydrogène dans le matériau. Ensuite, deux modèles numériques ont été développés afin de simuler la perméation de l'hydrogène dans un matériau poreux. Ces modèles, basés sur deux approches différentes, permettent de prendre compte le piégeage de l'hydrogène gazeux dans la porosité. Une étude paramétrique a été menée afin d’évaluer l’effet de certains paramètres sur la diffusion. Un accord raisonnable a été obtenu entre les expériences de perméation et les simulations numériques. Enfin, des essais de traction sur des éprouvettes pré-chargées en hydrogène ont permis d’évaluer l'effet combiné de l’hydrogène et des porosités sur la fragilisation. Ils ont aussi montré la présence d’« œil de poisson » sur les faciès de rupture du matériau poreux. Finalement, un mécanisme de formation des « yeux de poisson » a été proposé dans le cas de basses pressions d’hydrogène