Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Des essais préliminaires industriels de forgeage et de nettoyage du lubrifiant à la soude caustique effectués sur des lopins coulé-homogénéisé avaient soulevé certaines interrogations sur la résistance à la corrosion de ce nouveau matériau comparativement au matériel extrudé traditionnellement utilisé. Cette étude en corrosion a pour objectif principal d'assurer la qualité et la possibilité d'utiliser ce matériel comme base pour l'industrie du forgeage. Le comportement en corrosion de l'alliage d'aluminium AA6082 a été étudié par l'utilisation de méthodes comparatives entre le matériel coulé-forgé et extrudé-forgé dans différents états métallurgiques (-T6). La conclusion majeure de cette étude révèle que la différence de susceptibilité en corrosion des deux matériaux n'est pas suffisamment significative pour favoriser un impact négatif sur les produits finaux de forgeage.

Une investigation métallurgique avant et après le forgeage a permis d'identifier des patrons spécifiques de microstructures et des différences chimiques entre les matériaux de base. Cette analyse microstructurale met en perspective deux matériaux qui pourraient avoir des affinités différentes pour le forgeage et leur comportement en corrosion, surtout avec la présence de couches spéciales en surface. Le matériel coulé présente une structure ayant des grains équiaxes et une couche de ségrégation enrichie d'éléments d'alliages tandis que le matériel extrudé expose une structure fibreuse ayant une couche périphérique de gros grains recristallisés. La texture microstructurale allongée pour le matériel coulé-forgé se transforme en une fine microstructure après le traitement thermique -T6. Cette même étape produit des résultats opposés pour le matériel extrudé-forgé en révélant une recristallisation statique qui engendre une structure grossière à gros grains.

Les trois essais caractéristiques en corrosion sur l'alliage d'aluminium AA6082 ont démontré de légères variations concernant les résultats de dégradation mais pas suffisamment pour distinguer un matériel plus résistant que l'autre. L'acquisition des courbes électrochimiques OCP a montré que le temps nécessaire pour atteindre l'état d'équilibre dans le domaine passif du matériel coulé-forgé était plus long que celui extrudé- forgé après 24 heures d'immersion dans une solution de 3.5% m/v de NaCI. Des essais de polarisation anodique ont permis d'identifier un potentiel de piqûration (Epit) entre -0.63 à -0.54 V/SCE pour toutes les conditions métallurgiques. Le matériel coulé a affiché un phénomène de piqûration continu après avoir atteint le potentiel critique Epit. Par contre, ce même matériel semblait avoir une résistance légèrement supérieure à la piqûration en affichant un potentiel plus noble équivalent à -0.54 V/SCE. Les analyses de microscopie optique sur les spécimens corrodés ont dévoilé un patron de petites piqûres de forme ronde et uniforme pour le matériel coulé-forgé et un aspect asymétrique avec quelques larges piqûres de corrosion pour le matériel extrudé-forgé.

L'analyse d'image quantitative par le logiciel CLEMEX sur les spécimens corrodés par brouillard salin a révélé une surface moins affectée du matériel extrudé-forgé sans traitement thermique comparativement à celui coulé-forgé (13.46% coulé-forgé vs 6.77% extrudé-forgé). Après traitement -T6, les deux matériaux de base ont obtenu des résultats similaires du pourcentage d'aire corrodé (3.62% vs 3.68%). Aucune variation significative en résistance à la fatigue-corrosion n'a été décelée sur les deux types de matériel de base. Dans l'air, les courbe S-N ont affiché deux tendances qui caractérisent chacun des matériaux. Le matériel coulé- forgé a obtenu une meilleure résistance à la fatigue avec de faibles contraintes appliquées, tandis que le matériel extrudé-forgé a révélé une résistance accrue à la fatigue durant l'imposition de contraintes sévères. L'ajout d'un environnement corrosif autour des spécimens a eu comme effet d'abaisser la durée de vie en fatigue d'un facteur 1x10^3 pour les deux matériaux. L'analyse macroscopique des ruptures a révélé un faciès granuleux et plat pour les échantillons appartenant au matériel coulé-forgé comparativement à d'importantes zone de clivage pour les surfaces du matériel extrudé-forgé. Plusieurs spécimens de fatigue corroboraient la présence d'un mécanisme de propagation par striation avec bandes de cisaillement persistantes. Le facteur additif de corrosion a joué un rôle d'adoucissement des stries de fatigue pour les deux matériaux de forgeage.