Sources d’oxygène
Lors de la fabrication de l’acier, l’acier en fusion contient une certaine quantité d’oxygène. Cet apport est intentionnel afin de faciliter l’oxydation et l’élimination des impuretés telles que le phosphore (P), le soufre (S), le silicium (Si) et le carbone (C). Malgré les variations des procédés de fabrication, la relation entre le carbone (C) et l’oxygène (O) dans le bain d’acier en fusion suit une tendance constante : à mesure que la teneur en carbone diminue, la teneur en oxygène augmente, maintenant ainsi un équilibre équilibré.
Formes d’oxygène
L’oxygène existe à l’état combiné et à l’état libre dans l’acier. En général, l’état libre est minime, tandis que l’état combiné comprend principalement des composés tels que Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO, des inclusions d’oxydes métalliques, des silicates, des aluminates, des oxysulfures et des inclusions non métalliques similaires.
Effets de l’oxygène
Comme l’hydrogène, l’oxygène affecte négativement les propriétés mécaniques de l’acier. Son influence est déterminée non seulement par sa concentration, mais aussi par la quantité, le type et la répartition des inclusions contenant de l’oxygène. Ces inclusions sont constituées d’oxydes métalliques, de silicates, d’aluminates, d’oxysulfures et de composés similaires.
La désoxydation est essentielle lors de la fabrication de l’acier car, lors de la solidification, l’oxygène de l’acier en fusion réagit avec le carbone pour former du monoxyde de carbone (CO), ce qui peut entraîner une porosité gazeuse. De plus, lors du refroidissement, l’oxygène peut précipiter sous forme de FeO, MnO et d’autres inclusions oxydées, diminuant ainsi l’ouvrabilité thermique et à froid, la ductilité, la ténacité, la résistance à la fatigue et les propriétés mécaniques globales de l’acier.
De plus, la présence d’oxygène, d’azote et de carbone peut provoquer un vieillissement, c’est-à-dire une augmentation spontanée de la dureté à température ambiante. Pour la fonte, les oxydes formés lors de la solidification peuvent réagir avec le carbone, entraînant porosité et fragilisation du produit final.
