Academic literature on the topic 'Aciers inoxydables austéno-ferritiques'

Les aciers inoxydables sont employés dans des secteurs d’activitéspour lesquels les caractéristiques mécaniques et la résistance à lacorrosion sont primordiaux. Les nuances austéno-ferritiques sansmolybdène (lean-duplex), ont une résistance à la corrosion et despropriétés mécaniques supérieures aux aciers inoxydables austénitiques.Cependant, leur usinabilité est inférieure à celle de leur homologueausténitique. Pour améliorer cette propriété des éléments peuvent êtreajoutés dans les nuances, tel que le niobium. L’objectif de cette étude estd’améliorer l’usinabilité des lean-duplex sans dégrader les autrespropriétés. Différentes teneurs en niobium ont été ajoutées dans un1.4362 pour comprendre comment cet élément affecte la microstructure,la résilience, et la résistance à la corrosion par piqûres. Ces résultatsvont permettre de définir une teneur en niobium optimale. Pour finir, desessais d’usinabilité et de résilience ont été effectués sur des couléesindustrielles de 1.4362 avec et sans niobium après divers traitementsthermiques pour comprendre l’influence d’un ajout de niobium sur cesdeux propriétés<br>Stainless steels are used in some industries requiring mechanicalproperties and corrosion resistance. Lean duplex have higher corrosionresistance and mechanical properties than the austenitic stainless steels.However, their machinability is below that of the corresponding austeniticstainless steels. To improve it, some elements can be added in thegrade, like niobium. The aim of this study is to increase machinability oflean duplex grades without degrading their other properties. Differentcontents of niobium were tested in a 1.4362 to understand how thiselement affects the microstructure, the toughness and the pittingcorrosion resistance. With these results optimum niobium content isdefined. Turning and toughness experiments were done on industrial1.4362 grades with and without niobium and with different heatstreatments in order to understand how niobium can influence theseproperties

Les aciers inoxydables austéno-ferritiques moulés sont utilisés pour certains composants ducircuit primaire des centrales nucléaires de génération II. Aux températures de service (285 °C -325 °C), des modifications de propriétés mécaniques sont observées. Elles sont imputables auxtransformations de phases au sein de la ferrite de ces aciers : la décomposition spinodale (DS) en phaseα (riche en Fe) et α’ (riche en Cr) et la précipitation de la phase G aux interfaces α/α'. S'il est admisque la composition de l’acier influe sur l’évolution des transformations de phase de la ferrite (lesaciers moins riches en Ni et Mo sont moins sensibles au vieillissement), aucune étude, à ce jour, n'apermis de mettre en évidence l'influence du Ni, Mo, Mn et des synergies éventuelles sur levieillissement des aciers ni de déterminer la contribution de la phase G à l'évolution des propriétésmécaniques. Dans cette étude, les cinétiques des transformations de phase de la ferrite d'aciers inoxydable austéno-ferritiques pauvres en Mo et riches en Mo ainsi que de celle d'alliages modèles decomposition ciblée ont été étudiées par sonde atomique tomographique (SAT) et par mesure demicrodureté. Les travaux ont répondu aux trois questions suivantes : - Quantification de la contribution des différentes phases au durcissement : L'utilisation conjointe de modèles de durcissement et des données obtenues par la sonde a montré que, contrairement à ce qui était dit dans la littérature, la phase G est le contributeur majoritaire au durcissement pour les aciers avec Mo. Ce n'est qu'aux temps longs, lorsque la coalescence des particules de phase G intervient et que la DS est plus développée que la contribution de la DS devient prépondérante. Ceci est dû à la forte densité de particules de phase G dans ces aciers. Dans le cas des aciers sans Mo qui contiennent dix fois moins de particules en début de cinétique, la phase G et la DS ont des contributions équivalentes. – Influence du Ni, Mo et Mn : L’étude d’alliage modèles de compositions ciblées a montré que seul le Ni accélère la décomposition spinodale et que le Mn a un rôle prépondérant dans la formation des particules de phase G aux interfaces α/α’. - Efficacité d'un traitement thermique de régénération à 550 °C: Une alternative au remplacement des composants les plus vieillis pourrait être un traitement thermique dit de régénération. Les recuits à 550 °C permettent de restaurer entièrement les aciers sans Mo et partiellement les aciers avec Mo. Ceci est dû au fait que les particules de phase G ne sont pas entièrement dissoutes dans le cas des aciers avec Mo, induisant un durcissement résiduel. Dans tous les cas, la DS est entièrement dissoute<br>Cast austenitic-ferritic stainless steels are used in primary circuit of 2nd generation nuclearpower plants. At operating temperature (285 °C - 325 °C), evolution of mechanical properties isobserved due to the phase transformations occurring within the ferrite: spinodal decomposition (SD)leading to the formation on a Fe rich phase (α) and a Cr rich phase (α ') and the precipitation of the G-phase at α/α' interfaces. This evolution of the mechanical properties can be prohibitive for thecomponents. If it is well known that the steel composition plays an important role on the evolution ofthe properties (steels less rich in Ni and Mo are less sensitive to aging), the role of solute elements asNi, Mo and Mn on the aging kinetics is not yet known so as the contribution of the G-phase on thehardening during the thermal aging. In this study, the aging kinetics of the ferrite of some austenitic-ferritic stainless steels with or without Mo and model alloys with tuned compositions have been studied by atom probe tomography (APT) and by micro hardness measurements. This works answered the three following questions: - Quantification of the contribution of both spinodal decomposition and G-phase precipitation on hardening of the ferrite: combination of hardening models and data obtained with APT permitted to show that G-phase precipitation is clearly the main contributor to ferrite hardness increase at early stage of ageing in Mo-bearing steels. This is due to the high number density of G-phase particles. In Mo-free steels which have ten times less G-phase particles, contributions of both spinodal decomposition and G-phase precipitation are similar. In both cases, when coarsening of G-phase particles occurs and SD is well developed, SD contribution becomes larger. - Influence of Ni, Mo and Mn on aging kinetics: The study of model alloys with tuned composition has shown that only Ni plays a role on SD by enhancing the decomposition. Mn is a key element for the precipitation of G-phase particles at α/α' interfaces. - Efficiency of regeneration heat treatment at 550 °C: an alternative to component replacement is to perform a heat treatment at higher temperature in order to restore the properties of the components. The heat treatments performed permitted to entirely restore the mechanical properties of Mo free steels and partially the properties of Mo bearing ones. This is due to the presence of undissolved G-phase particles in the case of Mo bearing alloys. In each case, SD was totally dissolved

Cette étude porte sur le comportement des aciers inoxydables austéno-ferriques en corrosion sous contrainte (c. S. C. ) en milieu chloruré et présence de H2S. L'aspect phénoménologique de la fissuration dans ces aciers, ainsi que le role de la microstructure sur la propagation des fissures ont été étudiés. Grâce à l'emploi de nouvelles techniques d'endommagement de la surface, simulant la rupture mécanique du film passif en fond de fissure, il a été possible d'évaluer l'influence du film protecteur de surface vis-a-vis de l'entrée de l'hydrogène dans le metal. L'étude de la cinétique de repassivation de chaque phase de l'alliage austéno-ferritique, après l'endommagement du film passif, a permis de montrer que la phase ferritique se repassive plus rapidement que la phase austénitique. . .

ACe travail est consacré à l'étude de la corrosion sous contrainte des aciers inoxydables austéno-ferritiques. Le matériau étudié correspond selon la norme afnor à un acier Z3 CNDU 25. 07 Az. Les essais de corrosion sous contrainte, réalisés dans des milieux synthétiques acides caractérisés par la présence de sulfure d'hydrogène, permettent d'identifier la fissuration et les paramètres influant sur son apparition. Sous polarisation électrochimique, ces essais mettent en relief le rôle de l'hydrogène dans ce phénomène. L'influence de la température sur la fissuration à potentiel libre montre la nécessité de la dissolution anodique localisée dans l'amorçage d'une fissure et l'insuffisance de la dissolution pour expliquer la propagation de celle-ci. L'aspect localise du phénomène de fissuration nous a conduit à associer les essais de CSC avec la spectrométrie de masse d'ions secondaires et des examens micrographiques. La résolution du problème particulier de l'analyse chimique de l'hydrogène est à l'origine de résultats nouveaux pour la compréhension des mécanismes de propagation. En milieu électrolytique a potentiel libre, l'hydrogène est piégé en fond de fissure et lie au chemin de fissuration. L'absorption d'hydrogène associée à la dissolution anodique provoque la rupture de la ferrite intrinsèquement sensible à l'hydrogène. Ce clivage induit la création d'un défaut critique dans l'austénite. Celle-ci limite la propagation par un mécanisme de plasticité. Cependant, l'hydrogène piégé par les dislocations, participe à la rupture de l'austénite si le niveau de déformation dépasse le K1c local. Cette étude montre l'intérêt d'associer les essais de CSC à des nouvelles techniques d'analyse pour progresser dans la compréhension des mécanismes de fissuration.

La Corrosion Haute Température (HTC), en environnements divers et sévères, d'alliages métalliques toujours plus élaborés en termes de composition et micro-structure, est un sujet industriel et scientifique très complexe. La PhotoElectroChimie (PEC) est une technique de choix pour caractériser les propriétés physico-chimiques et électroniques des couches d'oxydation très hétérogènes formées en HTC. Sur des exemples d'alliages modèles mais représentatifs de la réalité industrielle (aciers duplex, base-Nickel 690), ce travail présente le développement et la validation d'un dispositif expérimental permettant d'appliquer pour la première fois tout l'arsenal des techniques PEC à l'échelle mésoscopique (typiquement 30 µm), ainsi que la validation d'une modélisation originale développée au SIMaP des spectres de photocourants en énergie, qui permet de les décrire et ajuster finement et d'en extraire notamment avec précision les gaps des oxydes semiconducteurs présents dans la couche thermique<br>High Temperature Corrosion (HTC), in various and severe atmospheres, of continually more elaborated (composition, micro–structure) metallic alloys, is a rather complex industrial and scientific topic. PhotoElectroChemistry (PEC) acquired a special place in the characterization of physico–chemical and electronic properties of the highly heterogeneous oxidation layers formed in HTC. Through studies of model but industrially representative samples (duplex stainless steel, Ni–base alloy 690), this work presents the development and validation of an experimental set–up allowing for the first time to use the whole set of PEC techniques at the mesoscopic level (typically 30 µm), as well as the validation of an original model of photocurrent energy spectra, developed at SIMaP, allowing to well describe, and accurately fit the latter spectra, and thus yielding, notably, precise bandgap values for the semiconducting components of the thermal scale

Les aciers inoxydables austéno-ferritiques présentent une microstructure biphasée dans laquelle se mêlent austénite et ferrite. Leurs caractéristiques mécaniques élevées ainsi que leur bonne tenue en corrosion en font un candidat sérieux pour remplacer les aciers inoxydables austénitiques. Malheureusement, la faible forgeabilité de ces alliages rend la fabrication de tôles particulièrement critique. En effet, le phénomène de " crique de rive " est fréquemment rencontré au cours des étapes du laminage à chaud. Par conséquent, cela nécessite des opérations supplémentaires comme le découpage des rives, ce qui aboutit à une augmentation des coûts de production. Les différents facteurs influençant la ductilité à chaud de ces aciers sont passés en revue afin d'identifier quels sont les zones d'ombres. La synthèse bibliographique révèle deux zones d'ombres : d'une part, le manque d'un essai de ductilité à chaud permettant de discriminer différentes microstructures en terme de résistance à la propagation de fissure à haute température ; et d'autre part l'absence de données quantitative concernant la partition de la déformation entre la ferrite et l'austénite lors des étapes de mise en forme à chaud. Le concept de travail essentiel de rupture a été appliqué à hautes températures. Il a été démontré que cette méthode est fiable et discriminante pour quantifier la résistance à la propagation de fissure à haute température. Elle permet également de générer un paramètre physique pertinent pour optimiser les microstructures par rapport à un mode de mise en forme donné. La technique conventionnelle de micro-grilles a été adaptée de manière à cartographier à haute température les déformations à l'échelle de la microstructure. Cette technique fournit en plus des résultats qualitatifs concernant les mécanismes de déformations, des données quantitatives à propos de la partition de la déformation entre la ferrite et l'austénite. Ces données peuvent être utilisées afin de valider les modèles qui prédisent le comportement à chaud des aciers duplex pendant les premières étapes du laminage à chaud. Les deux outils developpés au cours de cette étude permettent de donner des solutions pour éviter le phénomène de " crique de rives ".

Cette étude concerne principalement la rupture à 20°C d'un acier inoxydable moulé ZCND19-10M, contenant 20% de ferrite, vieilli 700 h à 400°C, afin d'en tirer un critère de rupture d'un élément de volume, dans le cadre de l'approche locale de la rupture. Des essais de traction sur des éprouvettes axisymétriques entaillées permettent d'étudier l'effet de la triaxialité des contraintes sur la ductilité. Les mécanismes de rupture sont étudiés sur des coupes métallographiques, et des examens fractographiques. Des fissures de clivage sont amorcées dans la ferrite et s'arrêtent dans l'austénite. Elles croissent par émoussement dans l'austénite, puis forment une macro-fissure par coalescence. Ces fissures de clivage sont groupées en "amas". Une étude cristallographique montre qu'elles apparaissent dans des grains d'austénite se déformant en glissement simple, la contrainte d'incompatibilité entre les deux phases étant plus élevée dans ce cas. A une échelle supérieure, l'analyse mécanique des conditions de germination des fissures, montre que celle-ci est contrôlée par la déformation plastique. De plus, les fissures apparaissent progressivement quand la déformation augmente. Un modèle de comportement de matériau poreux de Gurson, a été utilisé pour simuler la rupture ductile de ce matériau. A l'aide de tirages aléatoires des grains fortement endommagés (les amas de fissures) dans les éprouvettes entaillées, et de calculs aux éléments finis de ces mêmes éprouvettes, nous montrons que la ductilité est contrôlée par la rupture des amas, et que sa grande dispersion peut être correctement reproduite

L'azote additionne aux aciers inoxydables duplex austeno-ferritiques se retrouve, en raison de son caractere fortement gammagene, fortement concentre dans la phase austenitique. Il s'en suit un durcissement considerable de la phase austenitique, qui peut au-dela d'une certaine teneur en azote, devenir plus dure que la phase ferritique. Ceci permet une amelioration de la resistance mecanique des aciers duplex, sans reduction notable de ductilite. Deux aciers duplex type 22-05 (50% austenite +50% ferrite) differemment charges en azote (0,11 et 0,18% pds respectivement) sont etudies d'un point de vue comportement en fatigue plastique oligocyclique a temperature ambiante. La structure composite des aciers duplex conduit a un comportement d'accommodation de la deformation plastique cyclique fonction de la teneur en azote et du niveau d'amplitude de deformation impose: 1) a bas niveau de deformation, la deformation plastique est accommodee essentiellement par la phase ferritique, moins dure que la phase austenitique en presence d'azote. Ceci conduit a un amorcage des microfissures dans cette meme phase. La localisation de la deformation plastique dans la phase ferritique est alors d'autant plus importante que la teneur en azote est elevee; ceci se traduit par une reduction de la duree de vie, lorsque la teneur en azote augmente; 2) a haut niveau de deformation, les deux phases accommodent la deformation plastique et en consequence, l'amorcage des microfissures a lieu indifferemment dans les deux phases. Le glissement plan des dislocations dans la phase austenitique, favorise par la presence d'azote, conduit a une amelioration de la duree de vie; 3) le niveau de deformation de transition entre le comportement a bas niveau de deformation et celui observe a haut niveau, augmente avec l'accroissement de la teneur en azote. Enfin, en accord avec l'endommagement observe en surface, la microstructure des dislocations depend fortement du niveau de deformation dans la phase austenitique, alors qu'elle ne varie que quantitativement avec le niveau de deformation, dans la phase ferritique.

La ferrite des aciers inoxydables austéno-ferritiques se décompose selon un mode spinodal en deux solutions solides isomorphes, l'une riche en fer () et l'autre riche en chrome () pour des températures atteignant 400°C. Cette décomposition est parfois accompagnée par une précipitation homogène d'une phase intermétallique (phase g). Dans ce travail, nous étudions l'influence des paramètres d'élaboration de l'acier, et plus particulièrement celle de la vitesse de trempe, sur l'évolution microstructurale au vieillissement du matériau. Ces évolutions microstructurales se produisant dans la ferrite à très fine échelle, la sonde atomique et la spectrométrie Mössbauer ont été les outils privilégiés de cette étude. L'analyse des états de réception a montré que le niveau de décomposition de la solution solide ferritique était directement corrélé à l'efficacité de la trempe. Les écarts initiaux de démixtion se trouvent ensuite répercutés sur l'évolution ultérieure du matériau au cours des traitements thermiques. Plus la vitesse de trempe est importante, moins l'état initial est décomposé et plus l'évolution ultérieure au vieillissement est retardée. L'étude des tout premiers stades de vieillissement a révélé l'existence d'une réversion de la démixtion qui se traduit par une amélioration des propriétés mécaniques de l'acier. Nous expliquons cette réversion par la disparition de germes de la phase formés lors du passage de l'acier, durant la trempe, dans le domaine de germination-croissance du diagramme de phases. Ces germes se dissolvent aux températures de traitement thermique (300-400°C) qui placent l'acier dans le domaine de décomposition spinodale. La dissolution des germes fait place à des fluctuations locales de la concentration du chrome, qui servent de tremplin à l'amorce de la décomposition spinodale. Selon l'efficacité de la trempe, le nombre de germes formés sera plus ou moins important, et donc l'amorce de la décomposition spinodale sera plus ou moins rapide expliquant ainsi les décalages de cinétiques observés.