Bibliographie & annexes
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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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This article details the four main stages in the production of steels and refractory alloys: the elaboration stage (melting by fusion in an electric-arc furnace, followed by a refining process), the ingot casting stage as well as the hot or cold processing stage. They are followed by surface finishing processes and thermal treatments adapted to each family of steels or alloys and by casting processes. The choice of a refractory steel or alloy must be made on the basis of several key parameters. For instance, resistance to corrosion is induced by the oxidation of chromium and minor elements such as silicon or aluminum, the addition of elements with very stable oxides allows for improving resistance in reducing atmospheres and an austenitic structure ensures good creep resistance.
Auteur(s)
-
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 :
-
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 ;
-
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 ;
-
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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7. Traitements thermiques
On se reportera utilement à l’article [M 4 570] (se reporter au Pour en savoir plus), qui précise les directives concernant le traitement thermique des aciers et alliages réfractaires.
Les traitements thermiques confèrent aux aciers et alliages les propriétés nécessaires pour leur emploi ultérieur, ils doivent être adaptés à chacune des familles d’acier ou d’alliage (tableau 1).
7.1 Aciers réfractaires ferritiques
La famille des aciers ferritiques n’est pas homogène. En effet, il convient de distinguer les nuances qui sont ferritiques, dans tout l’intervalle de température de travail, et celles qui, formant de l’austénite à chaud, se transforment en martensite au cours du refroidissement. En effet, si les alliages Fe-Cr, contenant plus de 13 % de chrome, sont entièrement ferritiques à haute température, la présence du carbone et de l’azote dans les alliages industriels étend largement la boucle γ, de sorte que au-dessus de 870 °C env., l’acier devient biphasé.
Dans le domaine biphasé à haute température, lors de la mise en solution des carbures, il y a localement enrichissement en carbone. Ces zones sont alors des sites préférentiels pour la formation de l’austénite et, si le temps de maintien est faible, cette austénite peut se transformer en martensite, lors du refroidissement, en raison de la teneur élevée en carbone. Ce phénomène peut conduire à une fragilisation à température ambiante. Des additions d’aluminium et de silicium, éléments alphagènes, permettent d’empêcher la formation de quantités importantes d’austénite lors du travail de l’acier à haute température.
Pour information : suivant la combinaison C-N-Cr (sans addition de Si ou Al destinées à stabiliser la structure ferritique), les aciers ferritiques à 15-18 %Cr peuvent encore subir, partiellement, une trempe martensitique.
Pour ces nuances, un maintien dans l’intervalle de températures...
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Traitements thermiques
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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