Oxydation des matériaux métalliques : comportement à haute température

Les différents chapitres de cet ouvrage s'attachent à traiter des bases physiques et chimiques très simples : quoi de plus simple que de considérer les DG des réactions chimiques pour savoir si tel métal est susceptible d'être attaqué ou non dans tel ou tel milieu ou atmosphère ? On dispose pour cela des outils bien connus et répertoriés que sont les diagrammes d'Ellingham et, pour des atmosphères composées, les diagrammes de stabilité des différentes espèces chimiques.

Le problème est certes un peu plus difficile pour les alliages, il faut connaître les activités de ses constituants, et pour des environnements complexes, mais il reste néanmoins soluble. Cependant, la thermodynamique ne suffit pas car elle ne prévoit que des possibilités (ou des impossibilités). Encore faut-il connaître les cinétiques des processus pour évaluer le comportement dans le temps des alliages, qu'il s'agisse de longues ou de courtes durées, ou de cycles de température. Ici encore les bases semblent toutes simples. L'oxydation, ou les réactions analogues, sont bien décrites en termes de migration des espèces chimiques par l'intermédiaire des défauts ponctuels, lacunes et interstitiels. La théorie classique de Carl Wagner permet de prévoir la cinétique de l'oxydation lorsqu'elle est gouvernée par la diffusion des espèces dans la couche d'oxyde. Par ailleurs, la cinétique chimique nous fournit un cadre rigoureux tout à fait général, qui permet une description du processus d'oxydation sur la base de quelques "constantes" que l'expérience permet en principe de déterminer. La diffusion et les réactions chimiques sont régies par des équations différentielles : il suffit donc de bien écrire le système d'équations correspondant, que l'on sait résoudre numériquement, par la méthode des différences finies, une chose facile avec les moyens de calcul actuels.