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RÉSUMÉ
Cet article traite des aciers inoxydables, dits austéno-ferritiques. Découverts dans les années 1930, ils sont des alliages biphasés avec une structure 50 % α (ferrite) et 50 % γ (austénite), obtenue grâce à une composition chimique spécifique incluant carbone, chrome et nickel. Ils sont élaborés au four électrique suivi d’un affinage, assurant une reproductibilité des compositions chimiques. Ces aciers ont des caractéristiques mécaniques supérieures aux aciers inoxydables austénitiques, en particulier en résistance à la traction et en limite d'élasticité. Ils sont adaptés à l'industrie chimique grâce à leur résistance à la corrosion et à l'abrasion, notamment dans une plage de températures de fonctionnement entre - 50 °C et + 300 °C.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Les aciers austéno-ferritiques, nés dans les années 1930, symbolisent une avancée majeure dans le domaine des alliages métalliques, en combinant des propriétés des aciers austénitiques et ferritiques. Leur composition chimique soigneusement équilibrée, intégrant du carbone, du chrome et du nickel, donne naissance à une structure biphasée distinctive. Le processus d’élaboration, effectué au four électrique suivi d’un affinage, permet une reproductibilité des compositions chimiques, pivot pour les propriétés intrinsèques de l’alliage.
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4. Aciers austéno-ferritiques
4.1 Composition
Les aciers austéno-ferritiques, également reconnus sous l’appellation d’alliages biphasés, ont vu le jour dans la décennie 1930, leur découverte étant le fruit du hasard. Aujourd’hui, ils sont façonnés au sein d’un four électrique, puis raffinés, assurant ainsi une fidèle reproduction des compositions chimiques cruciales pour déterminer les propriétés intrinsèques de ces alliages, notamment la structure biphasée distinctive avec 50 % de phase α (ferrite) et 50 % de phase γ (austénite).
La composition chimique fondamentale regroupe le carbone, le chrome et le nickel. Elle est finement ajustée pour que, dans l’intervalle de températures de 1 000 à 1 100 °C, l’alliage manifeste une structure biphasée, consolidant ainsi un agrégat ferrite-austénite.
Un alliage représentatif, le X 5 Cr Ni Mo Cu 21-08, illustre bien la nature austéno-ferritique de ces aciers. Les apports de cuivre et de molybdène confèrent aux aciers inoxydables austéno-ferritiques une robustesse face à divers agents corrosifs et types de corrosion, domaines où les aciers inoxydables ferritiques et austénitiques montrent certaines faiblesses. De plus, le cuivre facilite le formage. Toutefois, des mesures spécifiques sont nécessaires lors du corroyage et du laminage, ce qui explique la préférence pour les produits moulés en aciers austéno-ferritiques.
HAUT DE PAGE4.2 Caractéristiques mécaniques
La courbe de traction des aciers austéno-ferritiques est comparable à celle des aciers au carbone non alliés ou légèrement alliés. Ils présentent des caractéristiques mécaniques supérieures à celles des aciers inoxydables austénitiques, avec des valeurs d’autant plus élevées que la teneur en ferrite est importante.
À titre indicatif, voici quelques valeurs caractéristiques pour un traitement thermique à 1 100 °C suivi d’un refroidissement à l’eau :
-
résistance à la traction, Rm ≥ 635 N/mm2 ;
-
limite d’élasticité, Re (0,002) ≥ 340 N/mm2 avec un allongement ;
-
allongement, A % ≥ 30.
La figure 2...
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Aciers austéno-ferritiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BENSAADA (S.) - Traitements thermiques, classification et désignation des aciers et fontes. - ResearchGate (2019).
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(2) - CAUMETTE (J.) - Traitement thermique du béton par l'électricité. - Masson, Paris (1990).
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(3) - KRZYŻANOWSKI (M.) - Oxide scale behaviour in high temperature metal processing. - Weinheim: Wiley-VCH (2010).
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(4) - SCHMIDT (P.) - Le traitement thermique des matières premières lithiques : que se passe-t-il lors de la chauffe ? - Archaeopress, Oxford (2013).
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(5) - MURRY (G.) - Métallurgie : Métaux, alliages, propriétés. - 2e éd., Dunod, Paris (2010).
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(6) - PEYRE (J.-P.), TOURNIER (C.) - Choix des traitements thermiques superficiels. - CETIM...
NORMES
-
Aciers spéciaux – Conditions techniques de livraison des aciers destinés à la trempe et au revenu. - NF A 35-551 - 1992
-
Aciers spéciaux – Conditions techniques de livraison des aciers destinés à la cémentation. - NF A 35-552 - 1994
-
Aciers pour traitement thermique et aciers de cémentation – Partie 1 : conditions techniques de livraison des aciers pour traitement thermique. - NF EN 10083-1 - 2006
-
Aciers pour traitement thermique et aciers de cémentation – Partie 3 : conditions techniques de livraison des aciers d’emploi général pour traitement thermique et cémentation. - NF EN 10083-3 - 2006
-
Aciers à ressort trempés et revenus – Partie 3 : conditions techniques de livraison. - NF EN 10132-3 - 2000
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