Durabilité de l'acier dans le temps
DIVERS
+ DE 2 ANS
Le 29/02/2020 à 07h34
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Question d'origine :
Dans la saga de SF "Honor Harrington" qui se passe dans 2000 ans, L'héroïne se sert parfois d'un antique pistolet automatique Colt .45 qu'elle préfère à ses diverses armes laser.
Même conservé dans des conditions optimales, le pistolet d'Honor est-il fiable et ne risque t-il pas d'exploser en tirant? je parle au niveau moléculaire, de la stabilité dans le temps des alliages d'acier qui le composent.
Et dans un futur encore plus lointain, que se passera t-il?
Réponse du Guichet
gds_et
- Département : Équipe du Guichet du Savoir
Le 03/03/2020 à 10h43
Bonjour,
Nous n’avons pas lu les romans de cette saga, mais nous allons supposer qu’en tant qu’officier, l’héroïne Honor Harrington prend soin de son équipement et veille à son entretien régulier (le bon fonctionnement de son arme étant littéralement une question de vie ou de mort). Le colt étant une antiquité (et de ce fait relativement précieux), nous supposerons que ses propriétaires successifs ont également veillé à le protéger des assauts du temps (et en particulier des sources de corrosion).
Par ailleurs, puisque nous nous situons dans un univers de science-fiction, nous avons tout le loisir d’imaginer que le niveau technologique atteint permet de faire subir à une arme des traitements destinés à renforcer sa résistance à des environnements extrêmes (vide spatial, explosions, humidité, exposition aux radiations…?).
En tout état de cause, correctement entretenu et protégé de la corrosion, la durée de vie de l’acier est potentiellement illimitée. Pour cela, on peut recourir à des traitements ou revêtements appropriés :
« Comment protéger l'acier de la corrosion ?
L'acier doit être protégé de la corrosion par des traitements ou des revêtements appropriés, surtout lorsqu'il est placé à l'extérieur.
Quelles sont les principales techniques de protection ?
Les revêtements
La mise en peinture est une technique classique pour isoler l'acier de l'effet oxydant de l'air. On applique alors un primaire inhibiteur de corrosion sur l'acier non traité, puis une couche intermédiaire avant de mettre la finition. Une autre possibilité existe avec la phosphatation (appelée passivation ou parkerisation, selon la procédure et les produits employés). On applique alors sur l'acier dégraissé une solution aqueuse de phosphates acides de métaux lourds avant de peindre. Dans les deux cas, toute blessure profonde du revêtement représente une voie d'accès pour la corrosion.
Les traitements
Face à d'autres métaux, le zinc arrive en tête avec 150 000 t employées chaque année en France pour protéger 3,5 millions de tonnes d'acier ou de fonte. Le zinc isole l'acier des milieux et produits agressifs en s'interposant et formant une barrière. Au contact de l'atmosphère, il se recouvre d'une couche protectrice passivante et stable, formant écran. Ce métal se distingue par sa très faible vitesse de corrosion. Autre avantage, le zinc assure la protection électrochimique de l'acier par effet cathodique (pouvoir sacrificiel) en cas de blessure du revêtement.
Quels sont les différents procédés d'application du zinc ?
La galvanisation à chaud après fabrication apporte une très bonne protection contre la corrosion aux produits manufacturés en acier de toutes formes et de toutes dimensions (voir tableau). C'est d'ailleurs la seule qui permet de traiter l'intérieur des profils creux et tubulaires. Lorsqu'on immerge l'acier dans le zinc liquide, il se forme plusieurs couches d'alliage fer-zinc très dur, recouvertes d'une couche de zinc. La norme A 35-503 définit trois classes d'acier aptes à la galvanisation, en fonction de leurs teneurs en silicium et phosphore. Celles-ci déterminent les épaisseurs de revêtement obtenues, leur structure et leur aspect. La dureté des composés fer-zinc, plus élevée que celle de l'acier, confère au revêtement une résistance au frottement et à l'abrasion très intéressante, spécifique à la galvanisation à chaud.
Comment les pièces galvanisées sont mises en peinture ?
L'acier galvanisé est compatible avec plusieurs systèmes de peinture pour satisfaire à des effets esthétiques ou accroître la longévité de sa protection dans des environnement particulièrement agressifs.
Les tôles galvanisées prérevêtues (prétraitées en usine) permettent une application directe de peinture (couche de finition) en atelier ou sur chantier. Les tôles rilsanisées se traitent après profilage sur une ligne de plastification (poudrage électrostatique de Rilsan sur couche primaire).
Les tôles galvanisées prélaquées associent les fonctions protection contre la corrosion et finition d'aspect. Généralement effectué en continu, le prélaquage consiste à appliquer sur la tôle galvanisée un revêtement à base de liants plastiques polymérisables, avant cuisson au four. Il existe des laques thermodurcissables (polyesters, acryliques,...) et des laques thermoplastiques (organosols ou plastisols vinyliques, époxydiques, fluorure de polyvinyldène).
Certaines peintures monocomposant (basées sur des liants à base de PVC, de combinaison PVC-acrylique ou de dispersions aqueuses de copolymères acryliques ou vinyliques) ou bicomposants (à base de résine époxydique ou polyuréthane) peuvent s'appliquer sur l'acier galvanisé si leur formulation est compatible avec le zinc.
Attention, il faut éviter les peintures alkydes et glycérophtaliques même s'il y a interposition d'un primaire. Leur séchage par oxydation forme des acides gras qui réagissent avec le zinc. Cette réaction donne naissance à des sels de zinc hygroscopiques provoquant le décollement de la peinture. »
Source : Protéger l'acier contre la corrosion, lemoniteur.fr
Pour finir, puisque vous vous interrogez sur le comportement des différents constituants de l’acier, précisons que les deux principaux composants de cet alliage sont le fer et le carbone. Il s’agit en fait essentiellement de fer, la proportion de carbone ne devant pas dépasser 2%. Toutefois, l'ajout d'autres éléments, tels le chrome ou le nickel, permet aussi de modifier les propriétés physiques de l'acier.
Par exemple, l’acier inoxydable, dont la propriété est d'être peu sensible à la corrosion et de ne pas se dégrader en rouille, contient plus de 10,5% de chrome. Le titane et le molybdène améliorent la stabilité de l’alliage pour des températures autres qu’ambiantes.
Certains éléments contenus dans l’acier peuvent aussi provenir d’impuretés.
Bonne journée.
Nous n’avons pas lu les romans de cette saga, mais nous allons supposer qu’en tant qu’officier, l’héroïne Honor Harrington prend soin de son équipement et veille à son entretien régulier (le bon fonctionnement de son arme étant littéralement une question de vie ou de mort). Le colt étant une antiquité (et de ce fait relativement précieux), nous supposerons que ses propriétaires successifs ont également veillé à le protéger des assauts du temps (et en particulier des sources de corrosion).
Par ailleurs, puisque nous nous situons dans un univers de science-fiction, nous avons tout le loisir d’imaginer que le niveau technologique atteint permet de faire subir à une arme des traitements destinés à renforcer sa résistance à des environnements extrêmes (vide spatial, explosions, humidité, exposition aux radiations…?).
En tout état de cause, correctement entretenu et protégé de la corrosion, la durée de vie de l’acier est potentiellement illimitée. Pour cela, on peut recourir à des traitements ou revêtements appropriés :
« Comment protéger l'acier de la corrosion ?
L'acier doit être protégé de la corrosion par des traitements ou des revêtements appropriés, surtout lorsqu'il est placé à l'extérieur.
Quelles sont les principales techniques de protection ?
Les revêtements
La mise en peinture est une technique classique pour isoler l'acier de l'effet oxydant de l'air. On applique alors un primaire inhibiteur de corrosion sur l'acier non traité, puis une couche intermédiaire avant de mettre la finition. Une autre possibilité existe avec la phosphatation (appelée passivation ou parkerisation, selon la procédure et les produits employés). On applique alors sur l'acier dégraissé une solution aqueuse de phosphates acides de métaux lourds avant de peindre. Dans les deux cas, toute blessure profonde du revêtement représente une voie d'accès pour la corrosion.
Les traitements
Face à d'autres métaux, le zinc arrive en tête avec 150 000 t employées chaque année en France pour protéger 3,5 millions de tonnes d'acier ou de fonte. Le zinc isole l'acier des milieux et produits agressifs en s'interposant et formant une barrière. Au contact de l'atmosphère, il se recouvre d'une couche protectrice passivante et stable, formant écran. Ce métal se distingue par sa très faible vitesse de corrosion. Autre avantage, le zinc assure la protection électrochimique de l'acier par effet cathodique (pouvoir sacrificiel) en cas de blessure du revêtement.
Quels sont les différents procédés d'application du zinc ?
La galvanisation à chaud après fabrication apporte une très bonne protection contre la corrosion aux produits manufacturés en acier de toutes formes et de toutes dimensions (voir tableau). C'est d'ailleurs la seule qui permet de traiter l'intérieur des profils creux et tubulaires. Lorsqu'on immerge l'acier dans le zinc liquide, il se forme plusieurs couches d'alliage fer-zinc très dur, recouvertes d'une couche de zinc. La norme A 35-503 définit trois classes d'acier aptes à la galvanisation, en fonction de leurs teneurs en silicium et phosphore. Celles-ci déterminent les épaisseurs de revêtement obtenues, leur structure et leur aspect. La dureté des composés fer-zinc, plus élevée que celle de l'acier, confère au revêtement une résistance au frottement et à l'abrasion très intéressante, spécifique à la galvanisation à chaud.
Comment les pièces galvanisées sont mises en peinture ?
L'acier galvanisé est compatible avec plusieurs systèmes de peinture pour satisfaire à des effets esthétiques ou accroître la longévité de sa protection dans des environnement particulièrement agressifs.
Les tôles galvanisées prérevêtues (prétraitées en usine) permettent une application directe de peinture (couche de finition) en atelier ou sur chantier. Les tôles rilsanisées se traitent après profilage sur une ligne de plastification (poudrage électrostatique de Rilsan sur couche primaire).
Les tôles galvanisées prélaquées associent les fonctions protection contre la corrosion et finition d'aspect. Généralement effectué en continu, le prélaquage consiste à appliquer sur la tôle galvanisée un revêtement à base de liants plastiques polymérisables, avant cuisson au four. Il existe des laques thermodurcissables (polyesters, acryliques,...) et des laques thermoplastiques (organosols ou plastisols vinyliques, époxydiques, fluorure de polyvinyldène).
Certaines peintures monocomposant (basées sur des liants à base de PVC, de combinaison PVC-acrylique ou de dispersions aqueuses de copolymères acryliques ou vinyliques) ou bicomposants (à base de résine époxydique ou polyuréthane) peuvent s'appliquer sur l'acier galvanisé si leur formulation est compatible avec le zinc.
Attention, il faut éviter les peintures alkydes et glycérophtaliques même s'il y a interposition d'un primaire. Leur séchage par oxydation forme des acides gras qui réagissent avec le zinc. Cette réaction donne naissance à des sels de zinc hygroscopiques provoquant le décollement de la peinture. »
Source : Protéger l'acier contre la corrosion, lemoniteur.fr
Pour finir, puisque vous vous interrogez sur le comportement des différents constituants de l’acier, précisons que les deux principaux composants de cet alliage sont le fer et le carbone. Il s’agit en fait essentiellement de fer, la proportion de carbone ne devant pas dépasser 2%. Toutefois, l'ajout d'autres éléments, tels le chrome ou le nickel, permet aussi de modifier les propriétés physiques de l'acier.
Par exemple, l’acier inoxydable, dont la propriété est d'être peu sensible à la corrosion et de ne pas se dégrader en rouille, contient plus de 10,5% de chrome. Le titane et le molybdène améliorent la stabilité de l’alliage pour des températures autres qu’ambiantes.
Certains éléments contenus dans l’acier peuvent aussi provenir d’impuretés.
Bonne journée.
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