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Aug 07, 2023

Le coin des consommables : La relation entre les nombres de ferrite et la fissuration

Q : Nous avons récemment commencé à effectuer des travaux qui nécessitent que certains composants soient fabriqués principalement à partir d'acier inoxydable de qualité 304, qui est soudé à lui-même et à de l'acier doux. Nous avons connu des craquements

Q : Nous avons récemment commencé à effectuer des travaux qui nécessitent que certains composants soient fabriqués principalement à partir d'acier inoxydable de qualité 304, qui est soudé à lui-même et à de l'acier doux. Nous avons rencontré des problèmes de fissuration sur les sections soudées en acier inoxydable sur acier qui mesurent jusqu'à 1,25 pouces d'épaisseur. Il a été mentionné que nos numéros de ferrite sont faibles. Pouvez-vous expliquer de quoi il s'agit et comment résoudre le problème ?

R : C’est une excellente question. Et oui, nous pouvons vous aider à comprendre ce que signifie avoir un faible indice de ferrite et comment l'éviter.

Tout d'abord, passons en revue ce qui définit un acier inoxydable (SS), puis comment la ferrite est liée aux joints soudés. Les aciers et alliages ferreux contiennent plus de 50 pour cent de fer. Cela inclut tous les aciers au carbone et inoxydables ainsi que d'autres groupes définis. L'aluminium, le cuivre et le titane ne contiennent pas de fer, ce sont donc d'excellents exemples d'alliages non ferreux.

Le constituant principal de l'alliage est une teneur en fer d'au moins 90 pour cent pour l'acier au carbone et de 70 à 80 pour cent pour le SS. Pour être classé comme SS, il doit contenir au moins 11,5 pour cent de chrome. Une teneur en chrome supérieure à ce seuil minimum favorise la formation d'un film d'oxyde de chrome à la surface de l'acier et évite la formation d'oxydation, comme la rouille (oxyde de fer), ou la corrosion due à une attaque chimique.

Il existe trois principaux groupes de SS : austénitiques, ferritiques et martensitiques. Leurs noms dérivent des structures cristallines à température ambiante qui les composent. Un autre groupe commun est le SS duplex, qui est un équilibre entre la ferrite et l'austénite dans la structure cristalline.

Les qualités austénitiques, qui constituent la série 300, contiennent 16 à 30 pour cent de chrome et 8 à 40 pour cent de nickel, formant une structure cristalline austénitique dominante. Pour favoriser la formation d'un rapport austénite-ferrite, des stabilisants tels que le nickel, le carbone, le manganèse et l'azote sont ajoutés pendant le processus de fabrication de l'acier. Certaines qualités courantes sont 304, 316 et 347. Ce groupe est non magnétique ; offre une bonne résistance à la corrosion; et est principalement utilisé dans les applications alimentaires, chimiques, pharmaceutiques et cryogéniques. Le contrôle de la formation de ferrite offre une ténacité supérieure à froid.

Les SS ferritiques, les qualités de la série 400, sont entièrement magnétiques et contiennent 11,5 à 30 pour cent de chrome avec la structure cristalline primaire sous forme de ferrite. Pour favoriser la formation de ferrite, les stabilisants comprennent le chrome, le silicium, le molybdène et le niobium lors de la production d'acier. Ces types de SS sont couramment utilisés pour les systèmes d’échappement automobiles et les centrales électriques et ont une application limitée à température élevée. Quelques types couramment utilisés sont 405, 409, 430 et 446.

Les qualités martensitiques, également identifiées par la série 400 comme 403, 410 et 440, sont magnétiques, contiennent 11,5 à 18 pour cent de chrome et ont de la martensite comme structure cristalline. Ce groupe contient la plus faible quantité d’alliage, ce qui en fait le moins cher à produire. Ils offrent une certaine résistance à la corrosion ; excellente résistance ; et sont généralement utilisés pour les couverts, les équipements dentaires et chirurgicaux, les ustensiles de cuisine et certains types d'outils.

Lorsque vous soudez du SS, le type de matériau de base et son application en service détermineront le métal d'apport approprié à utiliser. Si vous utilisez un procédé sous protection gazeuse, vous devrez peut-être accorder une attention particulière au mélange de gaz de protection pour éviter certains problèmes liés aux soudures.

Pour souder le 304 sur lui-même, vous devrez utiliser une électrode E308/308L. L'indicateur « L » représente une faible teneur en carbone, ce qui peut aider à prévenir la corrosion intergranulaire. Ces électrodes ont une teneur en carbone inférieure à 0,03 pour cent ; toute quantité supérieure à cela augmentera le risque de précipitation du carbone aux joints de grains et de liaison avec le chrome pour former des carbures de chrome, ce qui réduit efficacement la résistance à la corrosion de l'acier. Cela peut devenir apparent en cas de corrosion dans la zone affectée thermiquement (ZAT) d'un joint soudé en acier inoxydable. Une autre considération concernant les aciers inoxydables de qualité L est qu'ils ont une résistance à la traction inférieure à des températures de service élevées par rapport à la qualité SS droite.