Les aciers duplex et leurs types
La description
Acier Duplex
Il est important de noter que cet acier est dit biphasé car il contient des phases austénitiques et ferritiques.
L'acier inoxydable duplex est très demandé. Récemment, il a gagné encore plus en popularité. De nombreux fabricants sont engagés dans sa production. Il y a certaines raisons à cela :
- degré de résistance accru, ce qui permet de réduire le poids des produits manufacturés;
- résistance aux processus de corrosion, en particulier à la fissuration.
Des conférences duplex ont lieu environ tous les deux ou trois ans. Ils présentent des articles intéressants avec un contenu technique approfondi. Aujourd'hui, l'acier duplex est activement promu sur le marché des biens et services. De nouvelles marques apparaissent régulièrement sur le marché, libérant ce produit.
Malgré la forte part d'optimisme, selon les statistiques, ce produit est d'environ un à trois pour cent sur le marché.
informations générales
Pour la première fois, l'idée de créer un produit est née au début du siècle dernier. Dans les années 1930, la première fonderie est réalisée. Une augmentation notable de la part de l'utilisation du matériau est perceptible ces dernières années. Cela est dû à l'amélioration des processus technologiques de production. Auparavant, la teneur en azote des produits était réglementée.
Les aciers inoxydables austénitiques (AISI 304), ferritiques (AISI 430) sont faciles à fabriquer. Facilement traité. Ils se composent d'une phase - austénite ou ferrite. Ils sont largement utilisés dans divers domaines. Chaque type a ses propres inconvénients techniques :
1. Austénitique. Différence dans les caractéristiques de faible résistance. La limite d'élasticité approximative est de 0,2 % immédiatement après austénitisation à 200 MPa. Le produit a un faible degré de résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.
2. Ferritique. Ces inconvénients sont caractéristiques: résistance minimale, légèrement supérieure à celle du type précédent. Les limites de rendement approximatives - 0,2 % sont de 250 MPa. Le produit ne se soude pas bien aux fortes épaisseurs. Il est fragile lorsque la température baisse.
En raison de la teneur élevée en nickel dans la composition, les aciers inoxydables austénitiques sont coûteux. Cela rend le produit moins populaire.
L'idée de créer le produit en question est de choisir la composition chimique appropriée, qui forme un volume similaire de ferrite, d'austénite. La composition de phase donne de telles qualités positives:
1. Qualités de force. La limite d'élasticité approximative est de 0,2 %. Les fabricants proposent un produit après austénisation - 400 - 450 MPa. Cela minimise la section transversale des éléments. Le poids du produit diminue. Cela a du sens dans les domaines suivants :
- récipients sous pression, réservoirs en acier;
- des ponts.
2. Aptitude à souder de grandes épaisseurs.
3. Haut degré de ténacité. Supérieur aux aciers inoxydables ferritiques. Il est particulièrement visible à basse température : - 50 degrés Celsius. Peut supporter jusqu'à -80 degrés Celsius.
4. Résistance à la fissuration par corrosion. Les aciers inoxydables austénitiques sont sensibles à ce phénomène. Les matériaux modernes vous permettent de résister au processus. L'avantage est important dans la production de telles structures:
- réservoirs pour chauffer l'eau chaude;
- réservoirs de brassage;
- usines d'enrichissement;
- cadres de piscine.
Comment l'acier inoxydable duplex est-il équilibré ?
Vous pouvez comprendre comment un tel produit est obtenu en comparant la composition de deux types: austénitique - AISI 304 et ferritique - acier inoxydable AISI 430.
Les principaux composants des matériaux peuvent être divisés en ferritisation, austénisation. Chacun d'eux aide à former une certaine structure.
Les éléments ferritisants agissent comme Cr (chrome), Si (silicium), Mo (molybdène), W (tungstène), Ti (titane), Nb (niobium).
Composants austénisants : C (carbone), Ni (nickel), Mn (manganèse), N (azote), Cu (cuivre).
| Structure | marque | Désignation EN | mois | Ni | Cr | N | S | P | Mn | Si | C |
| Austénitique | 304 | 1.4301 | - | 8,0−10,5 | 17,5−19,5 | 0,11 | 0,015 | 0,045 | 2,00 | 1,00 | 0,07 |
| ferritique | 430 | 1.4016 | - | - | 16.0−18.0 | - | 0,015 | 0,040 | 1,00 | 1,00 | 0,08 |
La nuance AISI 430 possède des éléments ferritisants. Sa structure est ferritique. La nuance AISI 304 se distingue par sa structure austénitique due à la présence de nickel à raison de huit pour cent. Pour obtenir un duplex avec la présence de chaque phase d'environ cinquante pour cent, un équilibre des composants d'austénisation et de ferritisation est nécessaire. C'est la principale raison pour laquelle la concentration de nickel dans ces aciers inoxydables est beaucoup plus faible que dans les aciers austénitiques.
| Marque | Numéro EN/UNS | Type de | Contenu approximatif | ||||||
| Cr | Ni | mois | N | Mn | O | Cu | |||
| Ferrinox255/ Uranus 2507 Cu | 1.4507/ S32520/ S32550 | Super | 25 | 6.5 | 3.5 | 0,25 | - | - | 1.5 |
| Zéro 100 | 1.4501/ S32760 | Super | 25 | sept | 3.2 | 0,25 | - | 0,7 | 0,7 |
| 2507 | 1.4410/ S32750 | Super | 25 | sept | quatre | 0,27 | - | - | - |
| 2205 | 1.4462/ S31803/ S32205 | Standard | 22 | 5.7 | 3.1 | 0,17 | - | - | - |
| 2304 | 1.4362/ S32304 | faiblement allié | 23 | 4.8 | 0,3 | 0,10 | - | - | - |
| RDN 903 | 1.4482/ S32001 | faiblement allié | vingt | 1.8 | 0,2 | 0,11 | 4.2 | - | - |
| DX 2202 | 1.4062/S32202 | faiblement allié | 23 | 2.5 | 0,3 | 0,2 | 1.5 | - | - |
| LDX 2101 | 1.4162/ S32101 | faiblement allié | 21,5 | 1.5 | 0,3 | 0,22 | 5 | - | - |
Certaines marques apparues récemment sur le marché moderne, pour minimiser considérablement la présence de nickel, utilisent un composé de manganèse, l'azote. Cela a un effet bénéfique sur la formation du coût de production.
À ce jour, la technologie de production de cet acier inoxydable prend progressivement de l'ampleur. Chaque fabricant propose sa propre marque. De nombreuses marques se consacrent à la fabrication et à la vente d'aciers duplex. Un peu plus tard, il sera possible de voir comment les principaux fabricants entrent sur le marché.
Résistance duplex aux processus de corrosion
En raison de la grande variété de matériaux dans la détection de la résistance à la corrosion, ils sont associés à des nuances austénitiques et ferritiques. Il n'y a pas de mesure égale de résistance à la corrosion. L'équivalent de résistance aux piqûres (PREN) peut être utilisé pour classer les fabricants.
| Marque | Numéro EN/UNS | Type de | PREN indicatif |
| 6 % mois | 1.4547/ S31254 | Austénitique | 44 |
| 2507 | 1.4410/ S32750 | Duplex | 43 |
| Ferrinox 255/ Uranus 2507 Cu | 1.4507/ S32520/ S32550 | Duplex | 41 |
| Zéro 100 | 1.4501/ S32760 | Duplex | 41 |
| 2205 | 1.4462/ S31803/ S32205 | Duplex | 35 |
| 904L | 1.4539/ N08904 | Austénitique | 34 |
| DX2202 | 1.4062/S32202 | Duplex | 27 |
| 2304 | 1.4362/ S32304 | Duplex | 26 |
| 2101 LDX | 1.4162/ S32101 | duplex | 26 |
| 316L 2.5Mo | 1,4435 | Austénitique | 26 |
| 444 | 1.4521/ S44400 | ferritique | 24 |
| 316 | 1.4401/ S31600 | Austénitique | 24 |
| RDN 903 | 1.4482/ S32001 | Duplex | 22 |
| 441 | 1.4509/ S43932 | ferritique | 19 |
| 304 | 1.4301/ S30400 | Austénitique | 19 |
| 430 | 1.4016/ S43000 | ferritique | 16 |
Lors du choix du type d'acier, vous devez faire attention à son aptitude à fonctionner dans un environnement corrosif particulier.
fissuration par corrosion
Le SCC est un type de corrosion qui apparaît lorsqu'il est exposé à toute une série de facteurs externes :
- environnement corrosif;
- force de tension;
- conditions de haute température, jusqu'à +50 degrés Celsius.
Les aciers duplex tels que les aciers austénitiques tels que l'AISI 304 et l'AISI 316 sont sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte. Les matériaux suivants ont une résistance plus impressionnante à la fissuration :
- ferritique;
- aciers duplex;
- les aciers austénitiques, caractérisés par une forte concentration de nickel dans la composition.
La résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte rend le duplex adapté à de nombreux types de processus à haute température :
- utilisé pour la fabrication de structures de chauffage de l'eau;
- utilisé pour la production de réservoirs destinés au brassage de la bière ;
- utilisé pour la fabrication d'usines de dessalement.
Les structures d'armature de piscine en acier sont également connues pour être sujettes à la fissuration par corrosion sous contrainte. L'utilisation pour le soudage des aciers inoxydables austénitiques simples est strictement interdite. Les aciers austénitiques conviennent à ce procédé, connus pour leur forte concentration en nickel dans la composition. Une excellente alternative à ce matériau est l'acier super duplex.
Raisons qui affectent la lente diffusion omniprésente des aciers duplex
Haute résistance, large gamme de résistance aux phénomènes de corrosion, degré moyen de soudabilité - tout cela devrait augmenter le niveau de production de ce matériau. Mais, vous devez comprendre que ces aciers présentent certains inconvénients. Ils ne permettent pas aux aciers duplex de conquérir pleinement le marché de ces produits.
Un degré de résistance accru est considéré comme l'un des inconvénients en ce qui concerne la fabricabilité du traitement des matières premières par pression. Cela indique une capacité aux processus de déformation inférieure à celle des aciers austénitiques. Pour cette raison, le matériau ne convient pas à la fabrication de produits nécessitant un degré élevé de plasticité. Lorsque la capacité à ce type de déformation est à un niveau acceptable, une force suffisante est nécessaire pour donner une forme appropriée à la matière première, par exemple lors du cintrage de tuyaux. En ce qui concerne la découpabilité insatisfaisante, il existe une exception à la règle : la nuance LDX 2101, fabriquée par Outokumpu.
Le processus de fusion des aciers duplex est assez complexe et prend du temps. Si la technologie de production est violée, des phases plus indésirables peuvent apparaître.
La formation de la phase sigma est notée avec une déficience de la vitesse de refroidissement lors de la production, du soudage. Si un grand nombre d'éléments d'alliage prédominent dans l'acier, la probabilité de formation de cette phase augmente. Dans ce cas, les aciers super duplex sont les plus vulnérables.
En règle générale, une fragilité à 475 degrés est notée lors de la formation de la phase, appelée α '(alpha prime). Ce régime de température est dangereux. Il convient de noter que la fragilité peut également apparaître à une température de 300 degrés Celsius. Cela provoque l'apparition de certaines restrictions sur la température maximale d'utilisation de cette matière première. Souvent, cette limitation réduit davantage l'éventail des domaines d'utilisation possibles.
Il est important de noter que même avec le régime de température minimum autorisé pour l'utilisation d'un tel matériau, il existe certaines limitations. Les aciers duplex, lorsqu'ils sont testés pour la résistance aux chocs, ont une transition fragile-ductile. Le régime de température admissible pour tester les produits utilisés pour la fabrication de structures pour la production pétrolière et gazière offshore est de -46 degrés Celsius.
Aperçu des principales caractéristiques d'un duplex
Ce sont les suivants :
1. La résistance du matériau est plusieurs fois supérieure à celle des autres types.
2. Il a une gamme impressionnante de valeurs de résistance à la corrosion. Cela permet de choisir la bonne marque en fonction de l'objectif.
3. Le degré élevé de résistance aux chocs peut atteindre -80 degrés Celsius. Cela limite considérablement le domaine d'utilisation dans les environnements cryogéniques.
4. Haut degré de résistance à la fissuration par corrosion.
5. Excellente soudabilité des grandes sections.
6. L'apparition de quelques difficultés d'usinage, d'emboutissage.
7. La température maximale d'application du matériau en question est limitée à 300 degrés Celsius.
Le prix de ce matériau est abordable, il peut donc être acheté dans notre pays à un bon prix. Il a de nombreux avantages. Par exemple, le coût des matières premières à deux phases est nettement inférieur au prix des autres métaux inoxydables. Les caractéristiques de résistance sont nettement supérieures à celles du produit de la classe AISI 300. Cela permet d'utiliser beaucoup moins de matières premières pour le même type d'équipement.
L'acier duplex est activement utilisé pour l'industrie automobile. De nombreuses entreprises utilisent ce matériau. Cela vous permet de créer un modèle de transport qui répond aux exigences de protection de base, sans augmenter le poids du produit. Avec l'utilisation de technologies et de matériaux modernes, en règle générale, le poids d'une voiture augmente d'environ un tiers. C'est pourquoi il est intéressant d'utiliser des aciers biphasés pour réduire considérablement le poids des véhicules. Dans le même temps, le problème de la sécurité est résolu. Duplex permet la production de véhicules répondant à toutes les principales normes de sécurité. Dans le même temps, il n'y a pas d'augmentation du coût du produit final due à l'utilisation de ce type de matière première.
