Propriétés de traitement thermique et caractéristiques de performance des aciers inoxydables ferritiques et martensitiques
3. Acier inoxydable ferritique
L'acier inoxydable ferritique contient du chrome comme élément principal, avec une teneur de 12 à 30 % de Cr. Ce type d'acier a une structure monophasée-, sans transition de phase et de fortes propriétés magnétiques. Sa nuance d'acier courante est le 430. L'acier inoxydable de type 409, moins cher, a été développé par les États-Unis dans les années 1960 afin de réduire le coût de l'acier inoxydable. Il est largement utilisé dans les silencieux et les conduites d’égout des automobiles et des motos, et appartient également à la catégorie des aciers inoxydables ferritiques.
Ce type d'acier a une faible résistance et, comme l'acier austénitique, ne peut pas être renforcé par traitement thermique. De plus, la croissance des grains provoquée par le traitement thermique est plus rapide que celle de l'acier austénitique et la granulométrie est plus grande. Par conséquent, afin d’éviter la croissance des grains et la transformation de la phase austénitique pendant le traitement thermique, la température ne doit pas être trop élevée. Généralement, la température maximale du traitement thermique ne dépasse pas 850 degrés. Le tableau 4 montre la plage de température des aciers inoxydables ferritiques.
Tableau 4 : Plages de température des aciers inoxydables ferritiques
Lorsque l'acier inoxydable ferritique est traité, il est nécessaire de maintenir le temps de séjour à une température de 370 à 550 degrés, en particulier l'acier inoxydable ferritique à haute teneur en chrome-. Si le matériau est maintenu pendant une longue période dans une plage de température de 370 à 550 degrés, il est facile de développer une fracture à 475 degrés, c'est-à-dire que la dureté augmente, l'allongement diminue de manière significative, voire devient nul, et la résistance à la corrosion du matériau diminue également. Des expériences ont montré qu'après que l'acier 27Cr soit chauffé à 475 degrés pendant 100 heures, la résistance à la traction du matériau à température ambiante augmente de 50 %, la limite d'élasticité augmente de 150 % et l'allongement devient nul. De plus, les performances de soudage de cet acier ne sont pas bonnes (les grains dans la zone affectée thermiquement par la soudure sont impressionnants et cassants).
4. Acier inoxydable martensitique
Les caractéristiques de l’acier inoxydable martensitique sont très différentes des deux premiers types d’acier inoxydable. Ce type d'acier inoxydable a un point de transformation de phase différent et peut être durci par trempe. De plus, en raison de sa teneur élevée en chrome et de sa bonne ténacité, sa résistance et sa ténacité peuvent être ajustées dans une large plage pendant le revenu. Par conséquent, l’acier inoxydable martensitique peut être utilisé comme acier de construction et acier à outils.
Lorsque l’acier inoxydable martensitique est utilisé comme acier à outils, il est à l’état de trempe. Pour la trempe, la température doit être élevée au-dessus du point critique pour que les carbures puissent se transformer en austénite. Lorsque les températures augmentent pour faire fondre les carbures, le taux de diffusion du carbone ralentit. Afin d'obtenir une structure austénitique uniforme, la température de chauffage est généralement supérieure de 50 degrés à la température critique et un certain temps de maintien est nécessaire pour permettre aux carbures de fondre complètement et uniformément. Bien entendu, un chauffage trop long ou à une température trop élevée provoquera une formation inégale de martensite et augmentera la structure austénitique résiduelle, générant ainsi des contraintes internes au sein du matériau dues à la différence de dilatation. L'acier martensitique est un type d'acier sensible à la fissuration thermique. Il a un faible transfert de chaleur à basse température et est très sujet aux fissures lorsqu'il est chauffé rapidement. Par conséquent, lors de l’utilisation de matériaux comportant de grandes pièces, ils doivent être préchauffés puis refroidis rapidement. Le tableau 5 montre les températures de revenu des aciers inoxydables martensitiques.
Tableau 5 : Températures de revenu des aciers inoxydables martensitiques
Lorsqu'il est utilisé comme acier de construction, le revenu (trempe et recuit) doit être effectué conformément à la trempe. L'acier inoxydable martensitique est fragile et la température ne doit pas être inférieure à 580 degrés. Lors du refroidissement à partir des températures de revenu, la trempe à l'huile est souvent utilisée pour éviter la chaleur cassante ; Il convient de noter que l’acier inoxydable martensitique doit être recuit peu de temps après la trempe.
5. Acier inoxydable durcissant aux intempéries-
Bien que les aciers inoxydables austénitiques, ferritiques et martensitiques soient largement utilisés, ils rencontrent encore certaines difficultés à être utilisés comme aciers de construction. L'acier inoxydable austénitique a une faible limite d'élasticité d'environ 200 N/mm2 seulement et n'est pas encore adapté à une utilisation comme acier de construction. Bien que l'acier inoxydable martensitique puisse obtenir une limite d'élasticité élevée par un traitement thermique tel que le recuit et le revenu, sa résistance à la corrosion est médiocre. Pour les applications nécessitant une résistance élevée à la corrosion et une résistance élevée, un nouveau type d'acier inoxydable Cr-Ni a été développé -acier inoxydable durcissant aux intempéries-(également appelé acier inoxydable PH).
Le traitement thermique du nouveau type d'acier inoxydable comprend le recuit, le recuit complet, le recuit de mise en solution, le recuit de vieillissement et la trempe de transformation. Ses propriétés sont :
• Il est doux à maturité et peut être facilement retravaillé.
• Les propriétés recherchées peuvent être obtenues par un traitement de vieillissement approprié.
• Il présente la même résistance à la corrosion que les aciers inoxydables similaires, avec une résistance améliorée à la fissuration par corrosion sous contrainte.
• La trempe par transformation est le processus de trempe en dessous d'une certaine température. L'acier inoxydable le plus couramment utilisé pour le durcissement par précipitation est le martensitique et sa nuance d'acier est 631 (0Crl7Ni7A1). Le revenu de ce type d'acier implique d'abord l'utilisation d'une solution, chauffant le matériau à 1 000-1 100 degrés, puis le refroidissant rapidement, puis effectuant un traitement de vieillissement à différentes températures en fonction des différentes exigences de la machine-outil, telles qu'un vieillissement à 621 degrés, 565 degrés et 510 degrés.
De l’analyse ci-dessus, il ressort que le recuit de l’acier inoxydable est complexe. Différentes méthodes de recuit doivent être utilisées en fonction des caractéristiques des différentes qualités d'acier afin de répondre aux différentes exigences des utilisateurs.
