Modélisation de l’activité de l’hydrogène lors du phénomène de corrosion atmosphérique sur des aciers à haute résistance mécanique mis en forme à chaud pour l’allègement des structures.
L’acier reste le matériau de référence dans l’industrie automobile, porté par le développement continu de nuances haute performance aux propriétés mécaniques remarquables. Cependant, un défi majeur auquel fait encore face l’industrie sidérurgique est de démontrer que ses nouvelles solutions acier peuvent supporter les conditions de service d’un véhicule, notamment celles liées à la fissuration assistée par l’hydrogène en conditions de corrosion atmosphérique. Les aciers ultra-haute résistance sont bien connus pour leur sensibilité à la fragilisation par l’hydrogène, et les procédés de fabrication sont déjà adaptés dès les premières étapes pour contrôler le risque de rupture différée. Les microstructures des aciers sont également optimisées pour réduire la sensibilité à l’hydrogène. Cependant, la corrosion atmosphérique représente une source supplémentaire d’hydrogène au cours de la vie en service — source qui n’était pas critique pour les nuances de résistance plus faible, mais qui devient une préoccupation sérieuse pour les aciers dont la résistance à la traction dépasse 1 000 MPa. Répondre à ce défi est essentiel pour améliorer la compétitivité et la fiabilité des solutions en acier à haute résistance.
L’objectif scientifique principal du projet AtHyCor est de développer un outil de simulation capable de modéliser la pénétration et la distribution de l’hydrogène dans les aciers durcis par pressage (PHS) revêtus, exposés à des conditions de corrosion atmosphérique. L’objectif industriel est de fournir aux sidérurgistes et aux constructeurs automobiles de nouvelles données sur les risques de rupture assistée par l’environnement (fragilisation par l’hydrogène) des aciers ultra-haute résistance, ainsi qu’un outil de simulation prédictif. Ces objectifs globaux s’articulent autour de trois axes principaux :
I. Nouvelles données sur la corrosion atmosphérique et la pénétration de l’hydrogène dans les aciers durcis par mise en forme à chaud
caractérisation des mécanismes de corrosion dans des conditions atmosphériques simulées, quantification des processus de corrosion localisée à l’aide de techniques électrochimiques et analytiques avancées, étude de l’évolution de la couche d’eau et des produits de corrosion, et comparaison entre les essais de corrosion accélérés et les expositions réelles en extérieur.
II. Nouvelle méthodologie pour évaluer la teneur locale en hydrogène issue de la corrosion atmosphérique
quantification l’activité de l’hydrogène due à la corrosion atmosphérique, identification des facteurs clés de contrôle, développement de modèles multi-physiques reliant les phénomènes de surface (activité corrosive et pénétration de l’hydrogène) aux phénomènes volumiques (distribution des contraintes/déformations et piégeage de l’hydrogène), et extension à des échantillons et structures complexes.
III. Prédiction des risques de fissuration assistée par l’hydrogène en conditions de corrosion atmosphérique
évaluation des risques de fissuration pour des aciers à haute résistance revêtus sélectionnés, application du modèle aux conditions d’essais automobiles standards, développement de lignes directrices pratiques pour la prédiction de la rupture assistée par l’hydrogène, et diffusion de l’outil de simulation auprès des équipes de recherche européennes.
Le projet AtHyCor aborde plusieurs limitations clés liées à l’utilisation des aciers ultra-haute résistance dans l’industrie automobile. Les connaissances, jeux de données et modèles générés représenteront une avancée significative au-delà de l’état de l’art actuel en matière de corrosion atmosphérique, d’activité de l’hydrogène et de fragilisation par l’hydrogène des aciers à très haute résistance. L’approche innovante réside dans le couplage intégré de tous ces aspects, ce qui présente une pertinence et une valeur pratique élevées pour l’industrie sidérurgique.
Partenaires du projet AtHyCor
| Institut de la Corrosion (France) | RISE Research Institutes of Sweden (Suède) |
| IST Instituto Superior Tecnico (Portugal) | UT Prague (République Tchèque) |
| ArcelorMittal Mainières Research (France) | Voestalpine Stahl (Autriche) |
Résultats et publications
Comprehensive overview and main results of the project
- Article: Kinetics of electrochemical reactions on press hardened steel under simulated atmospheric corrosion conditions using local techniques https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.142500
- Article: Scanning Kelvin Probe for Detection in Steel of Locations Enriched by Hydrogen and Prone to Cracking https://doi.org/10.3390/cmd4010010
- Article: Quantification of Hydrogen Flux from Atmospheric Corrosion of Steel Using the Scanning Kelvin Probe Technique https://doi.org/10.3390/met13081427
- Article: Respirometry, a new approach for investigation of the relationship between corrosion-induced hydrogen evolution and its entry into metallic materials https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.04.045
- Article: The effect of acidification on hydrogen uptake and corrosion resistance of advanced high-strength steels https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.10.071
- Article: Corrosion mechanism of press-hardened steel with zinc coating in controlled atmospheric conditions: A laboratory investigation https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.112477
- Article: Corrosion Mechanism of Press-Hardened Steel with Aluminum-Silicon Coating in Controlled Atmospheric Conditions https://doi.org/10.3390/met15010097
Ce projet est co-financé par l’Union Européenne dans le cadre du programme RFCS (Research Fund for Coal and Steel)
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