Propriétés à haute température de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable présente une bonne solidité et une bonne résistance à la corrosion et à l'usure. oxydation à des températures élevées. Les aciers inoxydables sont utilisés à des températures allant jusqu'à 1700° F pour les aciers 304 et 316 et jusqu'à 2000° F pour les aciers inoxydables à haute température. 309(S) et jusqu'à 2100° F pour les 310(S). L'acier inoxydable est largement utilisé dans échangeur de chaleur, les super-chauffeurs, chaudièreLes applications de l'industrie aéronautique et aérospatiale sont nombreuses, notamment dans les domaines de l'eau potable, des réchauffeurs d'eau d'alimentation, de la robinetterie et des conduites de vapeur principales.

La figure 1 donne un aperçu des avantages de la résistance à chaud de l'acier inoxydable par rapport à l'acier non allié à faible teneur en carbone. Le tableau 1 présente les avantages à court terme de la résistance à la traction et limite d'élasticité en fonction de la température. Le tableau 2 indique les températures généralement acceptées pour un service intermittent et continu.

Avec le temps et la température, on peut s'attendre à des changements dans la structure métallurgique de n'importe quel métal. Dans le cas de l'acier inoxydable, les changements peuvent être un adoucissement, un carbure, un traitement de surface ou un traitement de surface. précipitationsou fragilisation. Le ramollissement ou la perte de résistance se produit dans les aciers inoxydables de la série 300 (304, 316, etc.) à environ 1000° F et à environ 900° F pour les aciers inoxydables trempables de la série 400 (304, 316, etc.).410<, 420, 440) et 800° F pour la série 400 (409, 430) (voir tableau 1).

Précipitation du carbure peut se produire dans la série 300 à des températures comprises entre 800 et 1600° F. On peut l'éviter en choisissant une nuance conçue pour empêcher la précipitation du carbure, par exemple, 347 (Cb ajouté) ou 321 (Titane ajouté). Si une précipitation de carbure se produit, elle peut être éliminée en chauffant à plus de 1900° et en refroidissant rapidement.

Les séries 400 trempables avec plus de 12% de chrome ainsi que les séries 400 non trempables et les séries 400 avec plus de 12% de chrome. acier inoxydable duplex sont sujets à la fragilisation lorsqu'ils sont exposés à des températures comprises entre 700 et 950° F pendant une période prolongée. Ce phénomène est parfois appelé fragilisation à 885°F, car c'est à cette température que la fragilisation est la plus rapide. La fragilisation à 885°F se traduit par une faible ductilité et une augmentation de la durée de vie de l'acier. dureté et résistance à la traction à température ambiante, mais conserve son aspect désirable. propriétés mécaniques aux températures de fonctionnement.

Tableau 1 Court terme Résistance à la traction vs Température (à l'état recuit sauf pour 410)

* traité thermiquement par trempe à l'huile à partir de 1800° F et revenu à 1200° F

Tableau 2 Service généralement accepté Températures

Il peut sembler illogique que la température de service "continue" soit plus élevée que la température de service "intermittente" pour les grades de la série 300. La réponse est que le service intermittent implique un "cycle thermique", qui peut entraîner la fissuration et l'écaillage de la calamine formée à haute température. Ce phénomène est dû à la différence de coefficient de dilatation entre l'acier inoxydable et la calamine. Cet écaillage et cette fissuration entraînent une plus grande détérioration de l'acier inoxydable. surface que si la température est continue. Par conséquent, les températures de service intermittentes suggérées sont plus basses. Ce n'est pas le cas pour la série 400 (qualités ferritiques et martensitiques). La raison en est inconnue.

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