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RÉSUMÉ
Cet article détaille les quatre étapes principales de la fabrication des aciers et alliages réfractaires : l’élaboration (avec phase de fusion dans un four à arc, suivie d’une opération d’affinage), la coulée sous forme de lingots, la transformation à chaud et la transformation à froid. S’ensuivent le parachèvement de surface et les traitements thermiques adaptés à chacune des familles d’acier ou d’alliage, puis les procédés de moulage. Le choix d’un acier ou d’un alliage réfractaire doit s’effectuer sur quelques paramètres principaux. Par exemple, la résistance à la corrosion est liée à l’oxydation du chrome et d’éléments mineurs comme le silicium ou l’aluminium ; l’addition d’éléments à oxydes très stables permet d’améliorer la résistance dans des atmosphères réductrices ; une structure austénitique garantit une bonne tenue au fluage.
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Albert KOZLOWSKI : Ingénieur conseil FFA (Fédération française de l’acier)
INTRODUCTION
Les aciers et alliages réfractaires sont généralement utilisés pour la fabrication de pièces caractérisées essentiellement par leur résistance aux effets des gaz chauds et des produits de combustion à des températures supérieures à 550 °C. Vers les plus hautes températures, c’est la disparition des propriétés d’usage qui limite le domaine d’utilisation des aciers et alliages réfractaires.
Les principaux paramètres à retenir pour choisir un acier ou un alliage réfractaire sont les suivants :
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la résistance à la corrosion est essentiellement liée à l’oxydation sélective du chrome et de certains éléments mineurs (Si, Al,…). Un bon alliage réfractaire doit donc avoir une teneur élevée en chrome et, souvent, une addition de Si ou Al ;
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le nickel, ne se combinant pas au carbone, sera favorable pour les atmosphères réductrices, mais il présente l’inconvénient de ne pas résister aux atmosphères sulfureuses. Il faudra donc prévoir l’addition d’éléments à oxydes très stables (Si, Al) pour améliorer la résistance dans ces milieux ;
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la tenue au fluage est fortement influencée par la structure de l’alliage. La structure ferritique résiste mal, voire pas du tout à partir de 800 °C. La structure austénitique est celle qui résiste le mieux.
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11. Moulage
11.1 Procédés
Le moulage des aciers réfractaires n’est pas fondamentalement différent de celui des aciers moins alliés. Cependant :
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pour les aciers austénitiques, on devra tenir compte d’un retrait un peu plus important ;
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les nuances ferritiques peuvent présenter un problème du fait de leur faible ténacité à l’état brut de solidification, elles ne sont généralement pas utilisées.
La nature des moules doit être choisie pour éviter la recarburation superficielle de l’acier.
Dans le cas des nuances Ni-Cr-Mo (alliage 625 par exemple), le fondeur utilisera un métal déjà élaboré en aciérie, car les fours de fonderie ne sont, en général, pas adaptés à leur élaboration. Lorsque les dimensions des pièces le permettent, un traitement thermique est effectué afin d’éliminer les tensions et régénérer la structure du métal.
Les aciers ferritiques sont soumis à un simple recuit de détente vers 850 °C, les aciers austénitiques sont, après chauffage à 1 150 °C, refroidis à l’eau ou à l’air (selon la dimension des pièces). Après traitement thermique, les pièces sont sablées et/ou décapées pour permettre le contrôle de santé du métal.
HAUT DE PAGE11.2 Coulabilité
Les températures de coulée sont de l’ordre de 1 450-1 550 °C. On évitera toute surchauffe pouvant entraîner des défauts de compacité ou de structure. Pour favoriser leur coulabilité, les aciers moulés ont des teneurs plus élevées en silicium (1 à 2 %) que les aciers corroyés. L’apparition de criques de solidification est la conséquence de la formation...
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Moulage
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Aciers moulés réfractaires. - NF EN 10295 – AFNOR - Décembre 2002
-
Aciers et alliages de nickel réfractaires. - NF EN 10095 – AFNOR - Juillet 1999
-
Fils à rivets en alliages d'aluminium, en acier, en alliages inoxydables et réfractaires – Dimensions. - NFL 21-106 – AFNOR - Janvier 1975
-
Rivets en acier et en alliages inoxydables et réfractaires – Spécification technique. - NFL 21-203 – AFNOR - Novembre 1974
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