L'acier inoxydable ferritique fait référence à l'acier inoxydable avec de la ferrite cubique centrée sur le corps comme structure matricielle à haute température et à température normale. L'acier inoxydable ferritique contient du fer et du chrome comme éléments principaux, ne contient généralement pas de nickel et certains contiennent une petite quantité de molybdène, de titane ou de niobium et d'autres éléments. Il a une bonne résistance à l’oxydation, à la corrosion et à la fissuration par corrosion des chlorures. De plus, l'acier inoxydable ferritique présente également les caractéristiques d'une grande conductivité thermique, d'un faible coefficient de dilatation, d'une bonne résistance à l'oxydation et d'une excellente résistance à la corrosion sous contrainte. Il est principalement utilisé pour fabriquer des pièces résistantes à la corrosion atmosphérique, à la vapeur d’eau, à l’eau et aux acides oxydatifs. Les nuances représentatives d'acier inoxydable ferritique sont : AISI 410 (UNS S41000), AISI 420 (UNS S42000), AISI 430 (UNS S43000) selon ASTM ; 1.4006, 1.4021, 1.4016, selon la norme EN...etc.
L'acier inoxydable ferritique peut être divisé en chrome faible, chrome moyen et chrome élevé en fonction de la teneur en chrome. Selon la pureté de l'acier, en particulier la teneur en impuretés de carbone et d'azote, il peut être divisé en acier inoxydable ferritique ordinaire et en acier inoxydable ferritique ultra-pur. L'acier inoxydable ferritique ordinaire présente les inconvénients d'une fragilité à basse température et à température ambiante, d'une sensibilité aux entailles, d'une tendance élevée à la corrosion intergranulaire et d'une mauvaise soudabilité. Bien que ce type d’acier ait été développé plus tôt, son application industrielle a été considérablement restreinte. Ces défauts de l'acier inoxydable ferritique ordinaire sont liés à la pureté de l'acier, notamment à la teneur élevée en éléments interstitiels tels que le carbone et l'azote dans l'acier. Tant que la teneur en carbone et en azote de l’acier est suffisamment faible, les défauts ci-dessus peuvent être surmontés.
Par rapport àacier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable ferritique a une meilleure résistance à la corrosion, une meilleure résistance à la chaleur et une meilleure aptitude au traitement. Étant donné que la phase ferrite peut difficilement dissoudre le carbone, la ferrite a la particularité d’être molle et facile à déformer. Comme l’acier inoxydable martensitique, puisque la structure en treillis est une structure cubique centrée sur le corps, elle est paramagnétique, donc l’acier inoxydable ferritique est magnétique. L'acier inoxydable austénitique est non magnétique en raison de sa structure cubique à faces centrées.
Le prix de l’acier inoxydable ferritique est non seulement relativement bas et stable, mais présente également de nombreuses caractéristiques et avantages uniques. Il a été prouvé que l’acier inoxydable ferritique constitue un excellent matériau alternatif.
Acier inoxydable ferritique ordinaire
Ces aciers comprennent des teneurs en chrome faibles, moyennes et élevées. L'acier inoxydable ferritique à faible teneur en chrome contient environ 11 à 14 % de chrome, comme le 00Cr12 et le 0Cr13Al en Chine. Américain AISI 400, 405, 406MF-2. Ce type d'acier présente une bonne ténacité, plasticité, déformation à froid et soudabilité. Étant donné que l'acier contient une certaine quantité de chrome et d'aluminium, il présente une bonne résistance à l'oxydation et à la rouille. 405 peut être utilisé comme tour de raffinage du pétrole, revêtement de réservoir, pale de turbine à vapeur, dispositif résistant à la corrosion du soufre à haute température, etc. 400 pour les appareils ménagers et de bureau, etc. 409 est utilisé pour les dispositifs de système de silencieux d'échappement automobile et les conduites d'eau froide et chaude, etc. Acier inoxydable ferritique au chrome moyen, la teneur en chrome est de 14 % à 19 %, comme 1Cr17 et 1Cr17Mo en Chine. AISI 429, AISI 430, AISI 433, AISI 434, AISI 435, AISI 436, AISI 439 aux États-Unis. Ce type d’acier présente une meilleure résistance à la rouille et à la corrosion. Son coefficient d'écrouissage est faible (n≈2) et il a de bonnes performances d'emboutissage profond, mais sa ductilité est médiocre. L'acier inoxydable ferritique AISI 430 est utilisé pour la décoration architecturale, la décoration automobile, les équipements de cuisine, les brûleurs à gaz et les pièces d'équipements industriels à acide nitrique, etc. L'AISI 434 est utilisé pour la décoration extérieure des automobiles et des bâtiments. 439 est utilisé comme tuyau pour les chauffe-eau à gaz, les conduites de charbon et de gaz, etc. L'acier inoxydable ferritique à haute teneur en chrome contient 19 % à 30 % de chrome, comme Cr18Si2 et Cr25 en Chine, AISI 442, AISI 443 et AISI 446 aux États-Unis. États. De tels aciers présentent une bonne résistance à l'oxydation. L'AISI 442 est utilisé en continu dans l'atmosphère, la température limite supérieure est de 1 035 °C et la température maximale pour une utilisation continue est de 980 °C. L'acier inoxydable ferritique AISI 446 présente une meilleure résistance à l'oxydation.
Acier inoxydable ferritique de haute puretél
Ce type d'acier contient de l'azote et du carbone à très faible teneur ; haute teneur en chrome, molybdène, titane, niobium et autres éléments. Comme le 00Cr17Mo, le 00Cr18Mo2, le 00Cr26Mol, le 00Cr30Mo2 de Chine. Ce type d'acier présente de bonnes propriétés mécaniques (en particulier la ténacité), une soudabilité, une résistance à la corrosion intergranulaire, une résistance à la corrosion par piqûre, une résistance à la corrosion caverneuse et une excellente résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte. Par exemple, l'acier inoxydable ferritique 18-2 a une bonne résistance à la corrosion dans l'acide nitrique, l'acide acétique, le NaOH, la résistance à la corrosion par piqûre dans 3 % de NaCl et FeCl3 est équivalente ou supérieure à l'acier inoxydable austénitique 18-8, l'acier 26CrMo dans de nombreux milieux. Résistance à la corrosion , en particulier dans les acides organiques, les acides oxydants et les alcalis forts. Il présente une bonne résistance à la corrosion par piqûre dans un milieu fortement chloré. Aucune fissuration par corrosion sous contrainte ne se produit dans le chlorure, le sulfure d'hydrogène, l'acide sulfurique excessif et les alcalis forts. Le 30Cr-2Mo a une résistance plus élevée à la corrosion par piqûres et à la corrosion caverneuse tout en conservant la résistance à la corrosion sous contrainte.
Résistance à la corrosion de l'acier inoxydable ferritique
(1) Corrosion uniforme.
Le chrome est l’élément le plus simple à passiver. Dans l'environnement atmosphérique, l'alliage fer-chrome avec une teneur en chrome supérieure à 12 % peut être auto-passivé. En milieu oxydant, la teneur en chrome peut être passivée si elle est supérieure à 17 %. Dans certains milieux corrosifs, du chrome et du molybdène, du nickel, du cuivre et d'autres éléments peuvent être ajoutés pour obtenir une bonne résistance à la corrosion.
(2) Corrosion intergranulaire.
Les aciers inoxydables ferritiques, comme les aciers inoxydables austénitiques, souffrent de corrosion intergranulaire, mais le traitement de sensibilisation et le traitement thermique pour éviter cette corrosion sont tout le contraire. L'acier inoxydable ferritique est sujet à la corrosion intergranulaire suite à un refroidissement rapide au-dessus de 925°C, et l'état (état sensibilisé) susceptible à la corrosion intergranulaire peut être éliminé après une courte période de revenu à 650-815°C. La corrosion intergranulaire de l’acier ferritique est également le résultat d’une déplétion en chrome provoquée par la précipitation des carbures. Par conséquent, la réduction de la teneur en carbone et en azote de l’acier et l’ajout d’éléments tels que le titane et le niobium peuvent réduire la susceptibilité à la corrosion intergranulaire.
(3) Corrosion par piqûres et fissures.
Le chrome et le molybdène sont les éléments les plus efficaces pour améliorer la résistance à la corrosion par piqûres et fissures de l'acier inoxydable. À mesure que la teneur en chrome augmente, la teneur en chrome dans le film d'oxyde augmente également et la stabilité chimique du film augmente. Le molybdène est adsorbé sur la surface métallique active sous forme de MoO4, ce qui inhibe la dissolution du métal, favorise la repassivation et prévient l'endommagement du film. Par conséquent, l’acier inoxydable ferritique à haute teneur en chrome et en molybdène présente une excellente résistance à la corrosion par piqûre et caverneuse.
(4) Résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.
En raison des caractéristiques de la structure organisationnelle, l'acier inoxydable ferritique est résistant à la corrosion dans le milieu où l'acier inoxydable austénitique produit une fissuration par corrosion sous contrainte.
Propriétés mécaniques de l'acier inoxydable ferritique
L'acier inoxydable ferritique ne peut pas être renforcé par traitement thermique car il n'y a pas de changement de phase. Généralement, il est utilisé après recuit à 700-800°C. En raison de la taille atomique similaire du fer et du chrome, l'effet de renforcement de la solution solide est faible, la limite d'élasticité et la résistance à la traction de l'acier inoxydable ferritique sont légèrement supérieures à celles de l'acier à faible teneur en carbone et la ductilité est inférieure à celle de l'acier à faible teneur en carbone. .
1) Fragilité à température ambiante de l’acier inoxydable ferritique ordinaire.
L'acier inoxydable ferritique ordinaire est sensible aux entailles et la température de transition fragile est supérieure à la température ambiante, sauf pour l'acier inoxydable ferritique à faible teneur en chrome. Plus la teneur en chrome est élevée, plus la fragilité à froid est importante. Cette fragilité à froid est liée aux éléments interstitiels tels que le carbone et l'azote dans l'acier, et l'acier ferritique ultra-pur a une très faible teneur en carbone dans les éléments interstitiels tels que le carbone et l'azote, ce qui lui permet d'obtenir une bonne ténacité et une transition fragile. la température peut être abaissée en dessous de la température ambiante.
2) Fragilisation à haute température de l’acier inoxydable ferritique ordinaire.
L'acier inoxydable ferritique ordinaire est chauffé au-dessus de 927°C puis rapidement refroidi à température ambiante, la plasticité et la ténacité sont considérablement réduites. Cette fragilisation à haute température est liée à la précipitation rapide de composés carbonés (nitrures) sur les joints de grains ou les dislocations à une température de 427 à 927 °C. La réduction de la teneur en carbone et en azote de l’acier (grâce à une technologie ultra-pure) peut grandement améliorer cette fragilité. De plus, lorsque l'acier ferritique est chauffé au-dessus de 927°C, la capacité du grain sera grossière et le grain grossier détériorera la plasticité et la ténacité de l'acier.
3) Formation de la phase σ.
Selon le diagramme de phase fer-chrome, lorsqu'il est conservé à 500-800°C, l'alliage contenant 40 à 50 % de chrome formera une seule phase σ, et l'alliage contenant moins de 20 % ou plus de 70 % de chrome formera une structure biphasée α+σ. La formation de phase σ réduira considérablement la ductilité et la ténacité de l’acier. C'est pourquoi l'acier inoxydable ferritique ne doit pas être utilisé pendant une longue période à une température de 500 à 800 °C.
4) Fragilité à 475°C.
L'acier ferritique à haute teneur en chrome (> 15 %) sera fortement fragilisé lorsqu'il est conservé à 400-500 °C. Ce type de fragilisation prend moins de temps que la précipitation de la phase σ. Par exemple, lorsque l'acier inoxydable ferritique 0,080C-0,4Si-16,9Cr est maintenu à 450°C pendant 4 heures, la résistance aux chocs à température ambiante tombe presque à zéro. Le degré de fragilisation augmente avec l'augmentation de la teneur en chrome, mais la ténacité peut être récupérée après un traitement au-dessus de 600 °C. La fragilisation à 475°C est le résultat de la précipitation de la phase alpha riche en chrome. Un tel acier doit éviter de chauffer à proximité de 475°C.
Heure de publication : 02 mai 2023