Acier inoxydable et alliages de nickel pour composants
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- 2019/12/27
Les applications de l'acier inoxydable et des alliages de nickel incluent diverses industries, telles que la construction, le transport, l'architecture, la manutention des aliments et des boissons (ustensiles de cuisine), l'équipement médical et l'industrie pharmaceutique. Les deux types d'alliages sont également utilisés pour produire des pièces militaires, des produits marins, des bijoux ainsi que des pièces industrielles et pétrochimiques.
Alliages d'acier inoxydable
L'acier inoxydable est un terme générique utilisé pour décrire une variété de types et de nuances d'acier qui offrent une résistance élevée à la corrosion et à l'oxydation. En général, les aciers inoxydables contiennent du fer et au moins 10,5% de chrome. Parmi les autres éléments d'alliage, le plus important est le nickel.
En termes de propriétés mécaniques, l'acier inoxydable peut être divisé en quatre grades:
1. Grades austénitiques
Il s'agit du type d'acier inoxydable le plus courant. En plus de 16-25% de chrome, il contient du nickel et parfois de l'azote en solution. L'acier austénitique est non magnétique, extrêmement formable et soudable. Il se caractérise également par une faible résistance à l'épreuve, un fort écrouissage et une très grande ductilité.
2. Grades ferritiques
Les nuances ferritiques présentent une résistance élevée à la corrosion et à l'oxydation, en plus d'être très résistantes à la fissuration par corrosion sous contrainte. Ces aciers magnétiques ne contiennent pas de nickel et ne peuvent pas être renforcés par traitement thermique. Ils présentent également une faible résistance à l'épreuve, un écrouissage limité et une ductilité réduite à des niveaux de chrome élevés. Les nuances ferritiques sont largement utilisées dans les maisons (éviers, garnitures décoratives) ainsi que dans les transports (système d'échappement de voiture).
3. Grades duplex
Les nuances duplex sont essentiellement une combinaison d'acier inoxydable ferritique-austentique. Ils contiennent plus de 20% de chrome en plus de petites quantités de nickel et de molybdène. Cette composition leur confère une bonne résistance à la corrosion et à la fissuration par corrosion sous contrainte, une bonne résistance à l'abrasion et à la corrosion, une résistance mécanique élevée, une absorption d'énergie élevée ainsi qu'une faible dilatation thermique et une bonne soudabilité. Les nombreuses applications de l'acier inoxydable duplex comprennent l'industrie du papier, les systèmes de tuyaux dans les camions-citernes pour produits chimiques, les systèmes d'eau de mer, les pare-feu, les ponts, les réservoirs de stockage, les échangeurs de chaleur, les chauffe-eau, les composants de conception structurelle et plus encore.
4. Grades martensitiques
Les nuances martensitiques d'acier inoxydable contiennent une quantité relativement élevée de carbone en plus de 12 à 18% de chrome. Ils sont durcissables par falsification et trempe et peuvent être soumis à un traitement thermique afin d'améliorer leurs propriétés. Selon le type de traitement thermique, ces nuances peuvent également présenter une résistance ultime à la traction élevée en plus d'un faible allongement à la rupture.
Les aciers inoxydables dits supermartensitaires sont un type moderne qui présente une résistance élevée, une ténacité à basse température et une résistance à la corrosion acceptable.
Le choix d'un alliage et d'une nuance d'acier inoxydable particuliers dépend en grande partie des exigences de résistance à la corrosion. Diverses propriétés mécaniques et physiques des aciers inoxydables doivent également être prises en compte pour répondre à des exigences particulières de performance de service.
Alliages de nickel
En général, les alliages de nickel peuvent être divisés en deux catégories: les alliages nickel-cuivre et les alliages à base nickel-chrome.
1. Alliages nickel-cuivre
Les alliages nickel-cuivre sont également appelés alliages Monel. En plus du nickel, ils contiennent 29 à 33% de cuivre ainsi que de petites quantités de fer et de manganèse. Les principales propriétés des alliages nickel-cuivre comprennent une résistance élevée à la corrosion, une grande résistance mécanique, une bonne ductilité et un faible coefficient de dilatation thermique. Cependant, ils ont tendance à durcir rapidement.
En général, les alliages nickel-cuivre sont utilisés lorsqu'une résistance plus élevée est requise par rapport au nickel pur. En raison de leur superbe résistance aux acides et aux alcalis, ils sont fréquemment utilisés dans les équipements des usines chimiques. Avec de petits ajouts d'aluminium et de titane, les alliages Monel peuvent également être utilisés dans l'industrie aérospatiale. D'autres applications courantes incluent les tiges de soupape, les échangeurs de chaleur, les produits de machine à vis, les systèmes de tuyauterie, les réservoirs de carburant et d'eau, les éviers de cuisine et plus encore.
2. Alliages à base de nickel-chrome
Les alliages nickel-chrome offrent une résistance à l'oxydation et à la défaillance des métaux grâce à une perte de résistance qui se produit souvent à des températures élevées (à l'exception des environnements riches en soufre à haute température). Grâce à leur excellente résistance aux acides, aux alcalis, à l'eau et à l'eau de mer, à l'oxydation, à l'inflammabilité et aux solvants organiques, les alliages nickel-chrome sont généralement appliqués là où une résistance particulière à la chaleur et à la corrosion est requise.
Les alliages nickel-chrome peuvent être divisés en deux catégories:
1. Le premier groupe comprend les alliages coulés qui contiennent 40 à 50% de nickel et 50 à 60% de chrome. Ces alliages résistent à la chaleur et à la corrosion. Leurs applications incluent les pièces structurelles, les conteneurs, les supports, les supports, les entretoises, etc. qui sont exposés à des températures allant jusqu'à 1994 ° F (1090 ° C).
2. L'autre groupe d'alliages nickel-chrome contient beaucoup plus de nickel (70-80%). Leurs applications incluent des éléments chauffants à résistance exposés à des températures allant jusqu'à 2102 ° F (1150 ° C).
Les alliages à base de nickel-chrome les plus récents contiennent une variété d'éléments auxiliaires, dont l'ajout crée des propriétés d'alliage nouvelles et améliorées.
Alliages magnétiques à faible expansion
Deux alliages particuliers du groupe du nickel qui présentent des propriétés distinctives sont les alliages à faible expansion et les alliages magnétiques.
Les alliages à faible expansion sont des alliages nickel-fer présentant un coefficient de dilatation faible et constant sur une plage de température particulière. Ils sont utilisés dans les industries médicales, scientifiques et automobiles pour fabriquer des instruments de précision, des instruments scientifiques, des appareils de laboratoire, des vannes à moteur, des pièces de l'industrie aéronautique et des pièces électroniques.
Les alliages magnétiques sont des alliages complexes. Les alliages magnétiques riches en nickel présentent une perméabilité initiale élevée et une induction de saturation assez faible tandis que les alliages magnétiques doux en nickel-fer sont utilisés dans les appareillages de commutation et pour les moteurs et générateurs à courant continu.
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