Sur les méthodes de soudage pour différents aciers inoxydables
Aciers inoxydables austénitiques
Les aciers inoxydables austénitiques ont généralement une bonne soudabilité par rapport à de nombreux autres métaux. Comme ils ne durcissent pas lorsqu'ils sont refroidis, ils présentent une bonne ténacité et une bonne ductilité et ne nécessitent pas de préchauffage ou de traitement post-chauffage avant ou après le soudage. Cependant, dans certaines circonstances, des fissures peuvent se produire dans la soudure (ou métal de remplissage) ou la zone touchée par la chaleur (HAZ).
La fissuration de la solidification du métal de soudure est plus susceptible de se produire dans des structures entièrement austénitiques, qui sont plus sensibles aux fissures que les structures contenant de petites quantités de ferrite. Les notes entièrement austénitiques incluent les grades 310, 320 et 330. Cependant, comme les aciers inoxydables austénitiques les plus couramment utilisés contiennent en fait de petites quantités de ferrite, ce problème n'est en fait pas aussi grave qu'il y paraît. Par exemple, 316 alliages contient 3% à 10% de ferrite. Feromic 50 (XM -19, UNS S20910, 1.3964, Nitronic 50), Fermic 60 (UNS S21800, Nitronic 60) et Alloy 254 (uns S31254, 1.4547, 254SMO, 6MO), il y a également de petites quantités de ferrite. Ces petites quantités de microstructure en ferrite sont capables de dissoudre des impuretés qui peuvent provoquer des fissures intergranulaires ou une formation de ségrégation de point de fusion faible. Ceux-ci sont associés à la présence de phosphore ou de soufre, qui sont considérés comme des éléments errants car ils ne sont pas intentionnellement ajoutés mais transportés à partir de la ferraille de départ, des matières premières et des processus.
Le carbone dans les aciers inoxydables austénitiques peut provoquer une corrosion intergranulaire dans le métal de soudure ou HAZ après le soudage. Les carbures de chrome se forment sur les joints de grains des aciers inoxydables austénitiques dans la plage de température de 550-900. Cela signifie que la zone entourant les carbures est désormais plus faible en chrome car la diffusion du chrome dans le métal parent est très lente. Ces zones avec une teneur en chrome inférieure sont donc moins résistantes à la corrosion et toute corrosion est plus susceptible de commencer ici. Ce phénomène peut être causé par les températures connues lors du soudage et est connue sous le nom de sensibilisation.
La réduction de la teneur en carbone réduira la probabilité de sensibilisation après le soudure. Pour cette raison, de nombreuses notes standard sont disponibles en versions avec une teneur en carbone significativement réduite, telle que l'alliage 316L (C <0. 0 3%) par rapport à 316 ALLIAG (C <0,08%).
Les notes stabilisées, telles que l'alliage 316ti, utilisent des ajouts de titane pour améliorer les performances à des températures élevées. Cela réduit également la sensibilisation, car tout carbone dans le métal préférera se lier avec le titane plutôt que le chrome.
Enfin, si les aciers inoxydables austénitiques sont exposés pendant de longues périodes entre 550-900, la phase sigma préjudiciable peut se former à partir de petites quantités de ferrite.
Aciers inoxydables duplex et super duplex
Comme pour les aciers inoxydables austénitiques les plus courants, la présence de la ferrite dans la microstructure peut aider à limiter la probabilité de fissuration chaude pendant le soudage. Étant donné que les aciers inoxydables duplex et super duplex contiennent des proportions presque égales de l'austénite et de la ferrite, ce n'est certainement pas un problème. Les aciers duplex sont donc faciles à souder, mais le processus de soudage doit être qualifié et contrôlé pour éviter la formation de microstructures indésirables.
Le principal problème avec les aciers inoxydables duplex est leur tendance à former une microstructure en phase sigma de la transformation de la ferrite. Cette transformation se produit sur une gamme de températures et de temps différentes et est mieux démontrée par un diagramme TTT (Température-Transformation). Sigma est une phase intermétallique non magnétique riche en fer et en chrome. La zone entourant la phase Sigma a une teneur en chrome inférieure et a donc une résistance à la corrosion beaucoup plus faible que les autres zones. De plus, la transformation de la ferrite en phase Sigma peut entraîner des vides, ce qui peut entraîner l'apparition de fissures et une diminution significative de la résistance mécanique, en particulier la ténacité à l'impact. Par conséquent, si le duplex et les aciers inoxydables super duplex sont exposés à des températures plus élevées, leur excellente résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques seront complètement compensées.
Le ferralium 255 (UNS S32550, F61, 1,4507) est moins susceptible de former la phase Sigma que S32760 (F55, 1.4501, Zeron 100), S32750 (F53, 1.4410, SAF2507) ou S32205 (F51, 1,4462, duplex 2205) grades.
Pour éviter la formation de la phase Sigma, les conditions de soudage doivent être contrôlées pour limiter le temps à la température. Comme le montre le diagramme TTT, la phase Sigma peut se former en temps relativement court à environ 800-900 degré. En raison de la taille relativement grande du métal parent par rapport à la zone de soudure, la chaleur générée par le soudage est généralement dissipée assez rapidement. Des temps plus longs à des températures plus basses peuvent également entraîner la même transformation microstructurale. Par conséquent, pour les soudures multi-passes, il est important de limiter la température de soudage. Cela peut être réalisé en réduisant l'entrée de chaleur de soudage, en fournissant un peu de refroidissement ou en s'arrêtant entre les passes de soudure.
Un autre défi majeur dans le soudage duplex et des aciers inoxydables super duplex est le maintien d'une austénite équilibrée: la microstructure en ferrite. Dans la zone du métal de soudure, l'azote est souvent perdu. Étant donné que l'azote est un stabilisateur d'austénite, la perte d'azote dans la zone de soudure encourage une plus grande proportion de ferrite, entraînant une perte de propriétés mécaniques et de corrosion. Cela peut être surmonté en sélectionnant un métal de remplissage sur-allié, c'est-à-dire contenant un pourcentage plus élevé de nickel (un autre stabilisateur d'austénite) ou en utilisant de l'azote comme gaz de blindage lui-même afin que le métal de soudure absorbe une petite quantité d'azote.
