Calcul épaisseur couche oxyde de fer - Loi de Fick ?

[Zenekis57]

Bonjour à toutes et à tous,

dans le cadre d'un projet, j'aimerai pouvoir faire une estimation d'une épaisseur de couche d'oxyde se formant sur un lingot d'acier (à une température T de 900°C fixe et un temps t)

Pour simplifier le calcul, je considère que le lingot n'est constitué que de Fer et qu'il est à de l'air. (que sur une face)

En faisant quelques recherches sur ce forum ( sans résultat ) ainsi que sur internet, je suis tombé sur la 1ere loi de Fick qui semble correspondre à la loi qu'il faudrait utiliser. Celle-ci m'indique que l'épaisseur fournit est fonction de la racine du temps d'exposition, du coefficient de diffusion (fer oxygène je présume?) ainsi que de la concentration en oxygène et d'un autre facteur k (qui apparaît lors du calcul de la vitesse d'accroissement de la couche d'oxyde).

Seulement voilà ( bha oui, je ne serai pas là sinon ), impossible de trouver cette valeur de coefficient de diffusion, ni de trouver le sens de ce facteur k.... De plus, si j'ai bien compris, Fe2O3 et Fe3O4 peuvent tous les 2 se former, ce qui complique la tâche (même si Fe3O4 semble se former de manière préférentielle?)

Pouvez-vous m'aider? Peut-être que je n'utiliser pas la bonne formule...



Merci beaucoup pour vos futures réponses.

Nicolas

PS : pour simplifier, je pense qu'il est possible de résoudre ce problème en 1D
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[Zenekis57]

Et voici le site où j'ai pu trouvé un début de réponse

http://nte.mines-albi.fr/SciMat/co/SM5uc1-3.html

[Sethy]

Je doute que quelqu'un puisse t'aider sur le forum. Pas parce que personne ne souhaite le faire, mais parce que ton problème est tellement pointu qu'il faudrait un spécialiste en la matière.

De manière générale, je dirais que la détermination des paramètres que tu cherches ne peut se faire que de manière expérimentale. Tu proposes un modèle, ensuite tu prédis un certain type de comportement et tu le valides par des expériences.

[Zenekis57]

Bonjour Sethy,

je ne veux en aucun cas imposer la manière de résoudre ce problème. Je pense que les lois de Fick peuvent être un bon outil d'élément de réponse mais je m'étonnais de ne pas trouver les valeurs qui me manquent plus facilement.

En soit, je ne pense pas que le problème soit si pointu. Il peut aussi être vu comme un problème à "1 dimension".

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Il est certainement possible, expérimentalement, de les définir en faisant intervenir les masses, les moles de dioxygène consommées...

En tout cas, merci d'avoir pris le temps de me répondre ^^

Nicolas

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sethy]

Je ne partage pas ton optimisme même quand à la nature du problème.

Le réduire à 2 dimensions peut avoir un sens, mais négliger la turbulence du gaz (surtout à ces températures la) me parait déjà très limite. L'Oxygène présent à la surface ne peut provenir de la seule diffusion. Pour cela il faudrait imaginer que l'acier soit plus froid que l'atmosphère environnante et que celle-ci sont préservée des courants de convections. Si l'acier est plus chaud, tu peux totalement oublier ton modèle à une dimension.

Une exception (et peut être une idée de piste de recherche) serait que l'atmosphère au dessus soit confinée dans un tube de faible diamètre. Dans ce cas, on pourrait imaginer que les courants de convections n'apparaitront quasi pas.