Il existe de nombreuses variétés d'aciers inoxydables, généralement classées en fonction de leur composition chimique, de leur microstructure et de leur application. Sur la base des principaux éléments d'alliage présents, les aciers inoxydables peuvent être classés en Cr (acier au chrome), CrMo (acier au chrome-molybdène), CrNi (acier au chrome-nickel), CrNiMn (acier au chrome-nickel-manganèse ou acier à haute teneur en-manganèse) et CrMnN. (acier au chrome-manganèse-azote). En fonction de leur microstructure après traitement thermique, ils peuvent être divisés en cinq catégories principales : l'acier inoxydable ferritique, l'acier inoxydable martensitique, l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable austénitique -ferritique duplex et l'acier inoxydable à durcissement par précipitation-.
Acier inoxydable austénitique
L'acier inoxydable austénitique est développé à base d'acier 18-8 CrNi. Pour améliorer la résistance à la corrosion, des éléments formant de la ferrite-tels que Ti, Nb, Mo et Si sont souvent ajoutés à l'acier 18-8, tout en augmentant simultanément la teneur en Cr et en réduisant la teneur en C. Sa résistance globale à la corrosion est principalement déterminée par la teneur en ces éléments d’alliage, Cr, Ni, Mo et Si. Dans les milieux oxydants ou contenant des oxydants, l'effet de passivation offre une excellente résistance à la corrosion dans des milieux tels que l'acide nitrique, ce qui le rend largement utilisé dans les équipements chimiques pour la production d'acide nitrique. Cependant, dans les milieux fortement oxydants (tels que l'acide nitrique à haute-concentration, à haute-température ou l'acide nitrique additionné d'oxydants), le potentiel a tendance à se déplacer vers la zone de sur-passivation, accélérant la corrosion. Généralement, les aciers ne résistent qu’à l’acide nitrique dilué ou moyennement concentré, et non à l’acide nitrique concentré. Cependant, les aciers contenant des éléments spécifiques (tels que Si) (par exemple, le 0Cr20Ni24Si4Ti de mon pays, le NAR-SN1 du Japon et le 00Cr8Ni20Si6 de l'Union soviétique) sont résistants à l'acide nitrique concentré. Pour la résistance à l'acide sulfurique dilué, l'ajout de Mo, Cu et Si peut réduire le taux de corrosion. Les aciers tels que 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti présentent une bonne résistance à l'acide sulfurique, tandis que des conditions difficiles telles que l'acide sulfurique chaud nécessitent des alliages de Ni (par exemple Ni70Mo27V). La résistance à la corrosion dans les solutions alcalines est excellente et augmente avec l’augmentation de la teneur en Ni.
Pendant le traitement thermique ou le soudage, les phases de carbure sont facilement précipitées aux joints de grains pour provoquer une corrosion intergranulaire.. 18-8 l'acier de type est souvent traité en solution (trempé) à 900-1 100 degrés pour transformer la structure en austénite monophasée-et améliorer la résistance à la corrosion intergranulaire. Cela peut également être évité en limitant la teneur en C (inférieure ou égale à 0,03 %), en ajoutant des éléments formant du carbure -forts tels que Ti/Nb, et en stabilisant à environ 900 degrés. Cependant, il est sensible au SCC. Les milieux qui déclenchent le SCC comprennent des solutions aqueuses de chlorure à haute concentration supérieure à 80 degrés, des solutions de sulfures (acide polythionique, solutions H₂S), des alcalis concentrés chauds, de l'eau à haute pression de 150 -350 degrés -, etc. ; les piqûres et la corrosion caverneuse sont également susceptibles de se produire dans les solutions aqueuses contenant du chlorure -. L'inhibition de la précipitation des carbures, la réduction des inclusions de sulfures et l'augmentation de la pureté peuvent réduire ce problème. Les éléments d'alliage tels que Cr, Mo et N peuvent améliorer la résistance à la corrosion par piqûre, et Si et Ni jouent également un certain rôle. Acier inoxydable ferritique L'acier inoxydable ferritique fait référence à l'acier inoxydable au chrome avec une structure ferrite à température ambiante. Il est divisé en type Cr13, type Cr16-19 et type Cr25-28 selon la teneur en Cr. À mesure que la teneur en Cr augmente, la résistance à la corrosion et la résistance à l'oxydation de l'acide oxydant s'améliorent ; dans les milieux oxydants comme l'acide nitrique, la résistance à la corrosion est similaire à celle de l'acier inoxydable austénitique Cr-Ni avec la même teneur en Cr, mais inférieure à ce dernier dans les milieux réducteurs. Bien que l'acier ferritique à haute teneur en -Cr ait une limite d'élasticité élevée, une conductivité thermique élevée et un faible coût, il est fragile (le grossissement des grains dans la zone affectée thermiquement-après le soudage le rend plus cassant), a une mauvaise résistance aux piqûres et est sensible aux entailles. Sa plage d'application est plus étroite que celle de l'acier inoxydable austénitique Cr-Ni. [2] Sa corrosion intergranulaire provient de la décomposition d'une solution solide sursaturée, et la précipitation de composés Cr- contenant C et N aux joints de grains conduit à un appauvrissement en Cr à proximité. L'acier inoxydable ferritique de pureté ordinaire a une plus grande tendance à la corrosion intergranulaire en raison de la précipitation rapide du carbone et des nitrures de Cr. Cela peut se produire non seulement dans des milieux fortement corrosifs, mais également dans des milieux faibles (comme l'eau du robinet). Des améliorations peuvent être apportées en augmentant la teneur en Cr, en réduisant le rapport C/N, en ajoutant des éléments stabilisants tels que Ti/Nb ou en effectuant un recuit modéré à 700-800 degrés. La résistance au chlorure SCC est supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique (les plans du réseau cubique centrés sur le corps glissent facilement, formant des dislocations de réseau qui sont moins susceptibles de former des rainures linéaires). Cependant, la SCC peut toujours se produire en raison de la corrosion intergranulaire et des piqûres, qui peuvent être évitées en ajoutant du Ti et du Nb. Un acier inoxydable ferritique de haute pureté et résistant aux piqûres peut être obtenu en ajoutant du Mo et en le raffinant pour réduire les impuretés telles que le rapport C/N et les inclusions non métalliques.
Acier inoxydable martensitique
L'acier inoxydable martensitique est un acier inoxydable au chrome présentant une structure martensitique à température ambiante. Il contient des niveaux élevés de Cr (wCr=13%-18%) et de C (wC=0.1%-0,9%). Les qualités représentatives incluent 20Cr13, 30Cr13, 40Cr13 et 95Cr18. Aux températures normales de trempe, il forme de l'austénite pure, se transformant en martensite lors du refroidissement. L'augmentation de la teneur en carbone augmente la résistance, la dureté et la résistance à l'usure, mais diminue la résistance à la corrosion. Il est souvent utilisé dans la fabrication d’instruments et d’outils de mesure présentant des propriétés mécaniques élevées et un certain degré de résistance à la corrosion.
L'acier Cr13 présente une excellente résistance globale à la corrosion dans les milieux faiblement corrosifs tels que l'air et les solutions faibles d'acide organique/sel. Sa résistance à la corrosion est liée à sa microstructure ; après trempe, la résistance à la corrosion reste cohérente avec la variation de la teneur en carbone. Un revenu inférieur à 450 degrés a peu d’effet sur la résistance à la corrosion. Cependant, le revenu à haute -température entraîne une solution solide appauvrie en Cr- en raison de la formation de carbures de Cr, réduisant ainsi la résistance à la corrosion. Le revenu à 700-750 degrés augmente la résistance à la corrosion en raison d'une diminution du gradient de concentration de Cr dans la ferrite. À l'état recuit, l'augmentation de la teneur en carbone dans l'acier épuise davantage la phase ferrite, réduisant ainsi la résistance à la corrosion. Pour améliorer les performances, des éléments tels que Ni, Mo, V, Co, Si et Cu sont souvent ajoutés. L'augmentation de la teneur en Cr peut également améliorer la résistance à la corrosion, mais la teneur en C doit être augmentée en conséquence pour obtenir une structure martensitique. La substitution de Ni par C a des effets similaires. 14Cr17Ni2 est un acier martensitique avec une excellente résistance à la corrosion.
Aciers inoxydables duplex
Développées pour combiner différentes microstructures et propriétés, ces nuances comprennent les aciers inoxydables martensite-ferrite duplex et austénite-ferrite duplex. Une nuance représentative de martensite-ferrite, 12Cr13, offre une résistance à la corrosion similaire à celle des aciers inoxydables martensitiques, mais avec une dureté inférieure, une ductilité plus élevée et une meilleure soudabilité. Les aciers inoxydables austénitiques -ferrite, y compris Cr18, Cr21 et Cr25, se caractérisent par une résistance élevée (σ₀,₂ est environ deux fois celle de l'acier inoxydable austénitique), un faible coefficient de dilatation, une conductivité thermique élevée, une excellente résistance à la corrosion intergranulaire, à la corrosion sous contrainte/fatigue par corrosion et à la corrosion par piqûres/crevasses, et leur faible teneur en Ni et leur faible coût ont conduit à un développement rapide. En plus de l'acier inoxydable duplex, il existe également un type d'acier inoxydable à durcissement par précipitation-au sein de l'acier inoxydable en phase complexe. Son objectif principal est de créer une phase de durcissement par précipitation-au sein de la structure martensite ou austénite grâce à l'ajout approprié d'éléments d'alliage et à un traitement thermique, ce qui donne un acier inoxydable à ultra-haute résistance-.
Plaque et bande en acier inoxydable pour équipements sous pression
L'acier inoxydable spécialement conçu pour les appareils sous pression présente des exigences claires en matière de classification et de désignation, de dimensions, de forme, de tolérances, d'exigences techniques, de méthodes d'essai, de règles d'inspection, d'emballage, de marquage et de certification de la qualité des produits. Les qualités courantes incluent 06Cr19Ni10 et 022Cr17Ni12Mo2, avec des codes numériques tels que S30408 et S31603. Il est principalement utilisé dans les équipements sanitaires tels que les machines de transformation des aliments et pharmaceutiques.
