L'acier inoxydable est un type d'acier qui contient du chrome, ce qui lui confère une forte résistance à la rouille. En fonction de sa structure, l'acier inoxydable est classé en quatre types principaux : austénitique, ferritique, martensitique etduplex en acier inoxydable. Chaque type possède des caractéristiques uniques et des exigences de soudage spécifiques.
L'acier inoxydable est produit en ajoutant du chrome à l'acier, créant ainsi un état passivé qui rend le matériau résistant à la rouille. Pour que cette propriété soit efficace, la teneur en chrome doit être d'au moins 12 %. Pour améliorer encore la résistance à la corrosion, des éléments tels que le nickel et le molybdène sont souvent ajoutés pour renforcer la couche de passivation.
En général, « l'acier inoxydable » comprend largement l'acier inoxydable et l'acier résistant aux acides. Bien que l’acier inoxydable ne soit pas toujours résistant aux acides, l’acier résistant aux acides offre généralement une résistance supérieure à la rouille en raison de sa composition chimique améliorée.
Acier inoxydable austénitique et ses caractéristiques de soudage
L'acier inoxydable austénitique contient une proportion élevée de chrome et de nickel, formant généralement une structure entièrement austénitique à température ambiante. Cet acier offre une excellente plasticité, ténacité et résistance à la corrosion. Cependant, lors du soudage, cela présente plusieurs défis :
Corrosion intergranulaire :
Lorsque l'acier inoxydable austénitique reste dans la plage de température de 450 degrés à 850 degrés pendant une période prolongée, les carbures Cr23C6 peuvent précipiter aux joints de grains, créant des zones appauvries en chrome et provoquant une corrosion intergranulaire. Les mesures préventives comprennent l'utilisation de matériaux de soudage à très faible teneur en carbone ou stabilisés avec des éléments comme le titane ou le niobium, l'application de techniques de soudage à faible apport de chaleur et l'exécution d'un traitement avec une solution après soudage.
Fissures chaudes :
En raison de son coefficient de dilatation thermique élevé, l’acier inoxydable austénitique subit des contraintes de retrait importantes lors du refroidissement, ce qui le rend sujet aux fissures à chaud. Pour éviter cela, la composition du métal soudé peut être ajustée pour former une structure duplex, avec une teneur en ferrite contrôlée entre 3 % et 5 %. De plus, la sélection du revêtement d’électrode approprié peut réduire les risques de fissuration.
Fissuration par corrosion sous contrainte :
Les joints soudés en acier inoxydable austénitique peuvent subir des fissures retardées sous contrainte de traction dans des environnements corrosifs spécifiques. Les stratégies préventives comprennent la sélection de matériaux de soudage compatibles, la garantie d'une bonne correspondance entre la soudure et le métal de base, l'utilisation de procédés de soudage appropriés et l'application d'un traitement de soulagement des contraintes après soudage.
Mauvaise formation de soudure :
En raison de sa teneur élevée en alliage et de la faible fluidité du bain de fusion, l'acier inoxydable austénitique peut entraîner une mauvaise qualité de surface de soudure. Pour améliorer la formation des soudures, des techniques telles que le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG) pour les passes de racine, le contrôle de la plage de température de sensibilisation de la zone affectée par la chaleur et l'application d'une technologie de cordon de soudure étroit peuvent être utilisées.
Acier inoxydable ferritique et ses caractéristiques de soudage
L'acier inoxydable ferritique contient 10,5 % à 30 % de chrome et possède une structure en treillis cubique centrée sur le corps. Il manque généralement de nickel mais peut contenir de petites quantités de molybdène, de titane ou de niobium pour des propriétés améliorées. Cet acier a une conductivité thermique élevée, une faible dilatation thermique et une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion sous contrainte. Ses caractéristiques de soudage comprennent :
Soudabilité :
En raison de son faible coefficient de dilatation thermique, l’acier inoxydable ferritique a tendance à développer des contraintes de soudage pouvant provoquer des fissures. Un préchauffage avant le soudage et un refroidissement lent ensuite sont essentiels pour minimiser les contraintes et éviter les fissures.
Corrosion intergranulaire :
L'acier inoxydable ferritique est sujet à la corrosion intergranulaire, notamment lorsque la teneur en carbone est élevée. Pour réduire ce risque, l’utilisation de matériaux de soudage bas carbone ou stabilisés est recommandée.
Résistance à la corrosion :
L'acier inoxydable ferritique offre une meilleure résistance à la corrosion que l'acier austénitiqueAcier inoxydable 316, en particulier dans les environnements à forte teneur en chlore. Cela le rend adapté aux conditions corrosives agressives.
Propriétés mécaniques :
L'acier inoxydable ferritique a une limite d'élasticité et une résistance à la traction légèrement supérieures à celles de l'acier à faible teneur en carbone, mais une ductilité inférieure. Une attention particulière doit être accordée au maintien de la plasticité et de la ténacité de la soudure pendant le soudage.
Fragilité :
L'acier inoxydable ferritique peut devenir cassant à température ambiante, en particulier les qualités à haute teneur en chrome. Le contrôle de la vitesse de refroidissement pendant le soudage et l'application d'un traitement thermique après soudage approprié peuvent atténuer ce problème.
Fragilisation à haute température :
À des températures élevées, l'acier inoxydable ferritique peut subir une fragilisation due à la précipitation du carbure. Ce risque peut être minimisé en contrôlant la teneur en carbone et en azote de l'acier.
Acier inoxydable martensitique et ses caractéristiques de soudage
L'acier inoxydable martensitique est un acier inoxydable à haute teneur en carbone avec une structure en treillis cubique centrée sur le corps. Il atteint une résistance et une dureté élevées grâce au traitement thermique, mais sa plasticité et sa ténacité sont relativement faibles. Les principales caractéristiques du soudage comprennent :
Tendance au durcissement :
L'acier inoxydable martensitique a tendance à former une structure martensitique dure et cassante lors du refroidissement après le soudage, augmentant ainsi le risque de fragilité et de fissuration des joints soudés.
Préchauffage et post-traitement thermique :
Pour réduire les contraintes de soudage et éviter les fissures, le préchauffage avant le soudage et l’application d’un traitement thermique après soudage sont essentiels. Ces mesures contribuent à restaurer la ténacité de la zone soudée.
Fissures de soudage :
En raison de sa trempabilité et des contraintes de soudage, l'acier inoxydable martensitique est sujet à la fissuration à froid, surtout si le préchauffage et le post-traitement thermique ne sont pas effectués correctement.
Sélection du matériel de soudage :
Le choix des matériaux de soudage appropriés est essentiel. Des électrodes à faible teneur en hydrogène ou des fils de soudage correspondant à la composition chimique du matériau d'origine sont généralement utilisés pour réduire les risques de fissuration.
Processus de soudage :
La sélection du bon procédé de soudage, tel que le soudage à l'arc ou le soudage au gaz inerte au tungstène (TIG), et le contrôle des paramètres de soudage sont essentiels pour obtenir des soudures de haute qualité.
Taux de refroidissement :
La vitesse de refroidissement après le soudage affecte considérablement la qualité de la soudure. Un refroidissement rapide augmente le risque de durcissement et de fissuration, tandis qu'un refroidissement lent peut réduire la ténacité de la zone soudée.
Ainsi, garantir une qualité et des performances de soudage élevées implique de sélectionner les matériaux de soudage appropriés, de contrôler les paramètres de soudage et d’effectuer des traitements post-soudage appropriés. Une compréhension approfondie des caractéristiques de soudage de l’acier inoxydable est cruciale pour concevoir et fabriquer des machines durables.
