Détails en acier inoxydable duplex
L'acier inoxydable duplex (DSS) fait référence à l'acier inoxydable contenant environ 50 % de ferrite et d'austénite chacun, et la teneur en phase mineure doit généralement atteindre au moins 30 %. Dans le cas d'une faible teneur en C, la teneur en Cr est de 18 % à 28 % et la teneur en Ni est de 3 % à 10 %. Certains aciers contiennent également des éléments d'alliage tels que Mo, Cu, Nb, Ti et N.
Ce type d'acier présente les caractéristiques des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques. Comparé à la ferrite, il présente une plasticité et une ténacité plus élevées, aucune fragilité à température ambiante, une résistance à la corrosion intergranulaire et des performances de soudage considérablement améliorées, tout en conservant la fragilité à 475 degrés et la conductivité thermique élevée de l'acier inoxydable ferritique, et possède une superplasticité. Comparé à l'acier inoxydable austénitique, il présente une résistance élevée et une résistance considérablement améliorée à la corrosion intergranulaire et à la corrosion sous contrainte de chlorure. L'acier inoxydable duplex a une excellente résistance aux piqûres et est également un acier inoxydable économe en nickel.
Structure et type
L'acier inoxydable duplex présente les caractéristiques à la fois de l'austénite et de la ferrite en raison de sa structure biphasée austénite + ferrite, et le contenu des deux phases est fondamentalement le même. La limite d'élasticité peut atteindre 400Mpa ~ 550MPa, soit le double de celle de l'acier inoxydable austénitique ordinaire. Comparé à l'acier inoxydable ferritique, l'acier inoxydable duplex présente une ténacité élevée, une faible température de transition fragile, une résistance à la corrosion intergranulaire et des performances de soudage considérablement améliorées ; en même temps, il conserve certaines caractéristiques de l'acier inoxydable ferritique, telles qu'une fragilité à 475 degrés, une conductivité thermique élevée, un faible coefficient de dilatation linéaire, une superplasticité et un magnétisme. Comparé à l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable duplex présente une résistance élevée, une limite d'élasticité particulièrement améliorée, une résistance aux piqûres, une résistance à la corrosion sous contrainte, une résistance à la fatigue par corrosion et d'autres propriétés considérablement améliorées.
L'acier inoxydable duplex peut être classé en quatre types selon sa composition chimique : type Cr18, Cr23 (hors Mo), type Cr22 et type Cr25. L'acier inoxydable duplex Cr25 peut être divisé en acier inoxydable de type ordinaire et super duplex, parmi lesquels le type Cr22 et le type Cr25 sont plus largement utilisés. La plupart de l'acier inoxydable duplex utilisé dans mon pays est produit en Suède, avec des nuances spécifiques : 3RE60 (type Cr18), SAF2304 (type Cr23), SAF2205 (type Cr22), SAF2507 (type Cr25).
Classification de l'acier inoxydable duplex
La première catégorie est le type faiblement allié, représenté par UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N), qui ne contient pas de molybdène et a une valeur PREN de 24-25. Il peut remplacer l'AISI304 ou 316 en termes de résistance à la corrosion sous contrainte.
La deuxième catégorie est le type d'alliage moyen, représenté par UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N), avec une valeur PREN de 32-33. Sa résistance à la corrosion se situe entre l’AISI 316L et l’acier inoxydable austénitique à 6%Mo+N.
Le troisième type est un type fortement allié, contenant généralement 25 % de Cr, de molybdène et d'azote, et certains contiennent également du cuivre et du tungstène. La qualité standard est UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N) et la valeur PREN est 38-39. La résistance à la corrosion de ce type d’acier est supérieure à celle de l’acier inoxydable duplex à 22 % de Cr.
Le quatrième type est l'acier inoxydable super duplex, contenant beaucoup de molybdène et d'azote, la nuance standard est UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N), et certains contiennent également du tungstène. et du cuivre. La valeur PREN est supérieure à 40, ce qui peut être appliqué à des conditions moyennes difficiles, présente une bonne résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques complètes, et peut être comparable à l'acier inoxydable super austénitique.
Nuances d'acier inoxydable duplex
De nombreuses nuances d'acier inoxydable duplex ont été ajoutées à la nouvelle norme GB/T 20878-2007 de mon pays « Nuances d'acier inoxydable et d'acier résistant à la chaleur et composition chimique ». Par exemple : 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N, 12Cr21Ni5Ti.
De plus : le fameux acier duplex 2205 est équivalent au 022Cr23Ni5Mo3N de mon pays.
Caractéristiques de performance de l'acier inoxydable duplex
En raison des caractéristiques de la structure biphasée, grâce au contrôle correct de la composition chimique et du processus de traitement thermique, l'acier inoxydable duplex présente les avantages de l'acier inoxydable ferritique et de l'acier inoxydable austénitique. Il combine l'excellente ténacité et soudabilité de l'acier inoxydable austénitique avec la résistance supérieure et la résistance à la corrosion sous contrainte de chlorure de l'acier inoxydable ferritique. Ce sont ces propriétés supérieures qui ont permis à l’acier inoxydable duplex de se développer rapidement en tant que matériau structurel soudable. Depuis les années 1980, il est devenu un type d’acier parallèle aux aciers inoxydables martensitiques, austénitiques et ferritiques. L'acier inoxydable duplex présente les caractéristiques de performance suivantes :
1) L'acier inoxydable duplex contenant du molybdène présente une bonne résistance à la corrosion sous contrainte de chlorure sous faible contrainte. Généralement, l'acier inoxydable austénitique de type 18-8 est sujet à la fissuration par corrosion sous contrainte dans les solutions de chlorure neutre au-dessus de 60 degrés. Les échangeurs de chaleur, les évaporateurs et autres équipements fabriqués à partir de ce type d'acier inoxydable dans des milieux industriels à base de chlorure et de sulfure d'hydrogène ont tendance à produire des fissures par corrosion sous contrainte, tandis que l'acier inoxydable duplex présente une bonne résistance.
2) L'acier inoxydable duplex contenant du molybdène a une bonne résistance aux piqûres. Lorsqu'ils ont la même valeur équivalente de résistance aux piqûres (PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%), le potentiel critique de piqûre de l'acier inoxydable duplex et de l'acier inoxydable austénitique est similaire. La résistance aux piqûres de l’acier inoxydable duplex et de l’acier inoxydable austénitique est équivalente à celle de l’AISI 316L. La résistance à la corrosion par piqûres et fissures de l'acier inoxydable duplex à haute teneur en chrome contenant 25 % de Cr, en particulier de l'azote, dépasse celle de l'AISI 316L.
3) Il a une bonne fatigue par corrosion et une bonne résistance à la corrosion. Dans certaines conditions de milieux corrosifs, il convient à la fabrication d'équipements électriques tels que des pompes et des vannes.
4) Bonnes propriétés mécaniques complètes. Il a une résistance et une résistance à la fatigue élevées, et la limite d'élasticité est le double de celle de l'acier inoxydable austénitique 18-8. L'allongement à l'état de solution solide atteint 25 % et la valeur de ténacité AK (encoche en V) est supérieure à 100J.
5) Bonne soudabilité, faible tendance à la fissuration thermique, généralement pas de préchauffage avant le soudage, pas de traitement thermique après le soudage et peut être soudé avec de l'acier inoxydable austénitique 18-8 ou de l'acier au carbone et d'autres produits différents.
6) La plage de températures de travail à chaud de l'acier inoxydable duplex contenant une faible teneur en chrome (18 % Cr) est plus large que celle de l'acier inoxydable austénitique 18-8 et la résistance est faible. Il peut être directement laminé pour produire des tôles d'acier sans forgeage. Le travail à chaud de l'acier inoxydable duplex à haute teneur en chrome (25 % Cr) est légèrement plus difficile que celui de l'acier inoxydable austénitique et permet de produire des produits tels que des plaques, des tubes et des fils.
7) L'effet d'écrouissage est supérieur à celui de l'acier inoxydable austénitique 18-8 lors du travail à froid. Au début de la déformation des tubes et des plaques, une contrainte importante doit être appliquée pour se déformer.
8) Comparé à l'acier inoxydable austénitique, il présente une conductivité thermique élevée et un faible coefficient de dilatation linéaire, ce qui convient à une utilisation comme revêtement d'équipement et à la production de plaques composites. Il convient également à la fabrication du noyau des échangeurs de chaleur et l'efficacité de l'échange thermique est supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique.
9) Il présente encore diverses tendances fragiles de l'acier inoxydable ferritique à haute teneur en chrome et ne convient pas aux conditions de travail supérieures à 300 degrés. Plus la teneur en chrome de l’acier inoxydable duplex est faible, moins les phases fragiles telles que σ sont nocives.
