CA2050315C - Acier inoxydable ferritique et procede pour l'elaboration d'un tel acier - Google Patents
Acier inoxydable ferritique et procede pour l'elaboration d'un tel acierInfo
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Abstract
La présente invention concerne un acier inoxydable ferritique résistant à la cor rosion dans des milieux chlorurés neutres ou faiblement acides, ductile et résistant au choc, caractérisé par la compositi on chimique pondérale suivante: 28,5 à 35 % de chrome, 3,5 à 5,50 % de molybdène, 0,5 à 2 % de cuivre, moins de 0,50 % de nicke l, moins de 0,40 % de manganèse, moins de 0,40 % de silicium, moins de 0,030 % de carbone, moins de 0,030 % d'azote, un pourcen tage en titane et/ou en niobium au moins égal à 0,10 % et inférieur à 0,60 %, et contenant jusqu'à 0,10 % d'éléments ajoutés p our la désoxydation tels que de l'aluminium, du magnésium du calcium, du bore, des matériaux de terres rares, le reste étant du fer et des impuretés, résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration.
Description
~0~3~15 WO 90/10723 PCr/FR90/00169 "Acier ~noxydable ferritique et proc~dé ~ur l'élabora-tion d'un tel acier".
La présente invention concerne un acier inoxydable ferritique tres resistant à la corrosion en milieu chloruré neùtre ou faiblement acide et plus particulierement adapte pour la fabrication d échangeurs de chaleur pour l industrie, notamment ceux refroidis par l eau saumatre et l eau de mer.
La présente invention a également pour objet un procédé pour l'élaboration d'un tel acier.
On connait dans le FR-A-2~377.457 un acier ferritique au chrome nickel molybdène résistant à la corrosion et contenant notamment ~e 18 a 32 X de chrome, de 0,1 a 6 Z de molybdene, de 0,5 a 5 Z de nickel et pas plus de 3 Z de cuivre.
Les exemples d acier decrits dans ce document concernent des aciers contenant 1,99 à 2,15 X.
de molybdène. Par ailleurs, ll est precisé, page 9 lignes 27 a 32, que les aciers présentant les meil-leures compositions d alliage sont ceux contenant 28 Z
de chrome, 2 X. de molybdène et 4 Z de nickel, ainsi Z~ que ceux contenant 20 Z de chrome, 5 X de moly~dène et
La présente invention concerne un acier inoxydable ferritique tres resistant à la corrosion en milieu chloruré neùtre ou faiblement acide et plus particulierement adapte pour la fabrication d échangeurs de chaleur pour l industrie, notamment ceux refroidis par l eau saumatre et l eau de mer.
La présente invention a également pour objet un procédé pour l'élaboration d'un tel acier.
On connait dans le FR-A-2~377.457 un acier ferritique au chrome nickel molybdène résistant à la corrosion et contenant notamment ~e 18 a 32 X de chrome, de 0,1 a 6 Z de molybdene, de 0,5 a 5 Z de nickel et pas plus de 3 Z de cuivre.
Les exemples d acier decrits dans ce document concernent des aciers contenant 1,99 à 2,15 X.
de molybdène. Par ailleurs, ll est precisé, page 9 lignes 27 a 32, que les aciers présentant les meil-leures compositions d alliage sont ceux contenant 28 Z
de chrome, 2 X. de molybdène et 4 Z de nickel, ainsi Z~ que ceux contenant 20 Z de chrome, 5 X de moly~dène et
2 ~Z de nickel, car ils possèdent une stabilité
structurale suffisante et peuvent etre fabriqués de maniere economique à échelle industrielle.
On connait également dans le FR-A-2.352.893, un acier inoxydable ferritique contenant de 0,01 à
0,025 Z en poids de carbone, de 0,005 a 0,025 Z en poids d'azote, de 20 a 30 Z en poids de chrome, de 3 a 5 Z de molybdene, de 3,2 a 4,8 Z de nickel, de 0,1 à
1 Z de cuivre, de 0,2 à 0,7 Z de titane et/ou de 0,2 à
1 Z de niobium.
Ce document revendique plus particulierement une teneur élevee en nickel comprise entre 3,2 à 4,8 Z
associée a une limitation de la teneur en cuivre comprise entre 0,1 à 1 Z pour obtenir à la temperature
structurale suffisante et peuvent etre fabriqués de maniere economique à échelle industrielle.
On connait également dans le FR-A-2.352.893, un acier inoxydable ferritique contenant de 0,01 à
0,025 Z en poids de carbone, de 0,005 a 0,025 Z en poids d'azote, de 20 a 30 Z en poids de chrome, de 3 a 5 Z de molybdene, de 3,2 a 4,8 Z de nickel, de 0,1 à
1 Z de cuivre, de 0,2 à 0,7 Z de titane et/ou de 0,2 à
1 Z de niobium.
Ce document revendique plus particulierement une teneur élevee en nickel comprise entre 3,2 à 4,8 Z
associée a une limitation de la teneur en cuivre comprise entre 0,1 à 1 Z pour obtenir à la temperature
3 ~ O ~ O ~15 PCT/FR90/00169 ambiante des valeurs élevées de ductilité.
On connait également dans le FR-A-2.~73.069 un acier inoxydable ferritique à base de fer contenant jusqu'à 0,08 X en poids de carbone, jusqu'a 0,060 Z en poids d azote, de 25 à 35'Z en poids de chrome, de 3,60 à 5,60 Z en poids de molybdène, jusqu à 2 Z en poids de nickel, jusqu à 2 Z en poids de titane, ~e niobium et zirconium selon l'équation suivante :
~ Ti/6 ~ ~ Zr/~ ~ Z cb/3 > Z C ~ Z N
La somme desdits carbone et azote étant supérieure à 0,0275 Z en poids.
On connait dans le FR-A-2.~73.068 un acier inoxydable ferritique qui a la meme composition que l acier précédent, mais dont la teneur ponderale en nickel est comprise entre 2 et 5 7..
Or, on sait que le nickel est un élément couteux qui accélère la formation de phases inter-metalliques fragilisantes et amoindrit la resistance à
la corrosion caverneuse en milieu chloruré.
La présente invention a donc pour objet un acler inoxydable ferritique dans lequel l addition du cuivre est limitée a une valeur comprise entre 0,5 à
2 Z en poids de façon a renforcer la résistance aux chocs de l alliage tout en réduisant la vitesse de formation des phases intermétalliques dures et fragilisantes du type sigma et chi qui peuvent se former lors des traitements thermiques de fabrication du soudage. Il en decoule la possibilite d'élaborer un alliage stabilisé au titane et/ou au niobium à très haute teneur en chrome et en molybdène indispensable a l'obtention d une résistance à la corrosion maximale tout en minimisant les difficultés de fabrication et les risques de dégradation des autres propriétés finales.
-~0~031~
WO 90/10723 PCI'/FR90/00169 Ce résultat est obtenu par l invention grâce a un acier inoxydable ferritique ayant la composition chimique pondérale suivante :
- 25,5 a 35 Z de chrome, - 3,5 à 5,50 % de molybdène, - 0,5 a 2 /. de cuivre, - moins de 0,S0 /. de nickel, - moins de 0,40 /. de manganese.
- moins de 0,~0 Z de silicium, - moins de 0,030 /. de carbone, - moins de 0,030 X d'azote, - un pourcentage en titane et/ou en niobium au moins egal à 0,10 Z et inférieur à 0,60 Z
- et contenant jusqu'à 0,10 X d éléments ajoutés pour la desoxydation tels que l'aluminium, du magnesium, du calcium, du bore~desm~riaux de terres rares, le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières nécessaires à
l élaboration.
Selon une autre caracteristique de l invention, l acier- contient moins de 0,010 /. de carbone et moins de 0,015 /. d azote, la somme du carbone et de l azote étant inferieure a 0,025 Z.
L invention a egalement pour obJet un procéde d'elaboration d'un acier inoxydable ferritique à partir duquel on forme une bande d'acier qui est laminèe à chaud, caractérisé en ce que l on soumet la bande d acier laminée a chaud à un recuit à une température comprise entre 900 et 1200-C, puis on soumet la bande d acier a un premier laminage a froid suivi d un recuit intermediaire à une temperature comprise entre 900 et 1200'C
WO90/10723 2 0 ~ 0 3 i a PCT/FR90/00169 et enfin on soumet la bande d acier a un second laminage à froid suivi d un recuit final à une température comprise entre 900 et 1200-C.
Selon d autres caractéristiques de S l'invention :
- le recuit intermédiaire et le recuit final sont effectués en continu pendant 20 secondes à 5 minutes, - les recuits sont suivis d un refroidisse-ment rapide.
Les caractéristiques et avantages de l invention ressortiront d ailleurs des diagrammes annexes aux figures Les exemples illustrant la présente invention ont eté obtenus à partir de lingots de 30 kg élaborés au four a induction sous vide. Des bramettes issues de ces lingots ont éte réchauffées entre 1100 et 1Z50 C en vue d un laminage à chaud à une épaisseur de 5 mm.
Les feuillards lamines a chaud subissent ensuite un recuit entre 1000 et 1200-C suivi d'un laminage à froid jusqu a une épaisseur de 2 millimetres. Après ce laminage à froid, un recuit de l'ordre de 20 s à 5 mn est effectué en continu à une tempèrature comprise entre 900 et 1200-C.
Un laminage à froid supplémentaire permet d'obtenir des feuillards d une épaisseur de 0,8 millimètres qui subissent ensuite un recuit final de l ordre de 20 s à 5 mn et a une temperature comprise entre 900 et 1200-C~
Tous les traitements thermiques sont suivis d'un refroidissement rapide. Les conditions de traitement thermique sont adaptées de manière à ce que la grosseur de grain soit sensiblement constante.
20~0315 Les analyses c~imiques exactes c est-a-dire les pourcentages ponderaux des alliages experimentaux sont précises dans le tableau ci-dessous :
WO 90/10723 2 0 5 0 315 6 PCI'/FR90/00169 z o. o oo , , , o o o o o oo o o o o o o o~.~ ~~. ~ -- _ o o o ~o o o o. 8 o o u o o oo o o -- o ~ o o oo o o o o o o ~ , v, v, -- -- e~ ~ ~ ~ o -- .o O O
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o ~ ~ o o u -WO90/10723 2 ~ 5 0 3 ~ ~ PCT/FR90/00169 On sait qUQ les eléments favorables vis-a-vis de la résistance a la corrosion, a savoir le chrome, le molybdène, le titane, le niobium, etc...
ont des effets néfastes sur d'autres propriétés, comme les proprietés mécaniques. Selon l'application recherchée, il est donc necessaire d adapter la composltion chimique de 1 alliage afin de réaliser un compromis entre la re~lstance à la corrosion et les caracteristiques mécaniques. Une composition chimique mal ajustée peut en outre conduire à des ~ifficultés insurmontables de fabrication de 1 alliage, notamment par suite de la precipitation de phases fragilisantes lors du traitement thermique de recuit avant ou apres un laminage à froid par exemple, ou encore a la precipitation de phases fragilisantes pendant une operation de soudage.
Par ailleurs, on salt qu'en milieu neutre chlorure, la resistance a la corrosion par piqures des aciers inoxydables ferritiques augmente avec la Z~ teneur en chrome. Le molybdene est un élement d alliage beaucoup plus efficace que le chrome car un coefficient d équivalent Mo/Cr égal a 3,3 est genéralement admis pour qualifier 1 amélioration de la résistance à la corrosion par piqûre due à l'action du molybdene.
En utilisant des echantillons preleves dans des toles industrielles d acier inoxydable ferritique connues, il a éte verifie qu en milieu chloruré
concentré et chaud, le potentiel, au-dessus duquel la corrosion par piqures a lieu, est d autant plus élevé
que la somme Z Cr ~ 3,3 x (ZMo) est elQvQe. En conséquence, la résistance à la corrosion par piqures est d autant plus élevee que le paramètre Z Cr + 3,3 x (ZMo) est elevé.
WO90/10723 2 0 ~ 0 31 ~ PCT/FR90/00169 C'est pour cette raison, qu'une teneur en chrome supérieure à 28,5 X et une teneur en molybdène.
supérieure à 3,5 X ont été déterminées pour l'acier inoxydable ferritique selon la présente invention.
Des essais menés à partir des coulées expérimentales répertoriées dans le tableau précédent montrent que le molybdène favorise la précipitation de phases fragilisantes du type sigma comme le montre le diagramme de la figure 1, Les courbes représentées sur ce diagramme montrent l influence du temps de maintien à 900 C sur l allongement AX à la rupture à tempéra-ture ambiante d un alliage expérimental à 29Cr ~Mo 2Ni Nb et 29Cr 3Mo 2Ni Nb c'est-à-dire d'alliages à teneur en molybdène respectivement égale à 3 et 4 ~
L'élévation de la teneur en chrome accélère également la précipitation des phases fragilisantes comme le montre le diagramme de la figure 2. Les courbes représentées sur ce diagramme montrent l'influence du temps de maintien a 900-C sur l allongement A X à la rupture à température ambiante d un alliage experimental à 29Cr 4Mo 4Ni Ti et 25Cr 4Mo 4Ni Ti~
Il en est de meme de l'augmentation de la teneur en nickel comme le montre le diagramme de la figure 3~ Les courbes représentées sur ce diagramme montrent l effet d une addition de 2 à 4 X de Ni sur l'allongement A X. a la rupture à température ordinaire d un alliage experimental à 29Cr 4Mo Ti après des temps croissants de maintien à 900-C.
Ainsi, lorsque les teneurs en chrome, nickel et molybdene croissent, des durées de maintien de plus en plus courtes à 900 C provoquent la précipitation de phases intermétalliques nuisibles pour la ductibité de l'alliage, ce qui entraine une augmentation tres 20~3~5 sensible, voir rédhibitoire des difficultes de fabrication industrielle de ces aciers inoxydables ferritiques.
On comprend des lors que les alliages industriels actuellement disponibles soient :
- - du type 25 /.Cr 4 ZMo 4 ZNi stabilisés au titane et au niobium, la plus faible teneur en chrome permettant d adopter des teneurs élevées en molybdène et en nickel mais au détriment de la résistance à la corrosion par piqures, - du type 28 /.Cr 2 ZMo 4 XNi stabilisés au titane ou au niobium, les fortes teneurs en chrome et en nickel necessitant une diminution de la teneur en molybdène pour réduire la vitesse de précipitation des phases fragilisantes.
Dans le brevet FR-A-2 377.457 l'addition de nickel jusqu à 5 Z est justifiee en tant qu améliora-tion de la tenacité à froid, c'est-à-dire de la résistance au choc, et de la résistance à la corrosion Des essais ont montre que l'amélioration de la résistance au choc que peut procurer l'addition de
On connait également dans le FR-A-2.~73.069 un acier inoxydable ferritique à base de fer contenant jusqu'à 0,08 X en poids de carbone, jusqu'a 0,060 Z en poids d azote, de 25 à 35'Z en poids de chrome, de 3,60 à 5,60 Z en poids de molybdène, jusqu à 2 Z en poids de nickel, jusqu à 2 Z en poids de titane, ~e niobium et zirconium selon l'équation suivante :
~ Ti/6 ~ ~ Zr/~ ~ Z cb/3 > Z C ~ Z N
La somme desdits carbone et azote étant supérieure à 0,0275 Z en poids.
On connait dans le FR-A-2.~73.068 un acier inoxydable ferritique qui a la meme composition que l acier précédent, mais dont la teneur ponderale en nickel est comprise entre 2 et 5 7..
Or, on sait que le nickel est un élément couteux qui accélère la formation de phases inter-metalliques fragilisantes et amoindrit la resistance à
la corrosion caverneuse en milieu chloruré.
La présente invention a donc pour objet un acler inoxydable ferritique dans lequel l addition du cuivre est limitée a une valeur comprise entre 0,5 à
2 Z en poids de façon a renforcer la résistance aux chocs de l alliage tout en réduisant la vitesse de formation des phases intermétalliques dures et fragilisantes du type sigma et chi qui peuvent se former lors des traitements thermiques de fabrication du soudage. Il en decoule la possibilite d'élaborer un alliage stabilisé au titane et/ou au niobium à très haute teneur en chrome et en molybdène indispensable a l'obtention d une résistance à la corrosion maximale tout en minimisant les difficultés de fabrication et les risques de dégradation des autres propriétés finales.
-~0~031~
WO 90/10723 PCI'/FR90/00169 Ce résultat est obtenu par l invention grâce a un acier inoxydable ferritique ayant la composition chimique pondérale suivante :
- 25,5 a 35 Z de chrome, - 3,5 à 5,50 % de molybdène, - 0,5 a 2 /. de cuivre, - moins de 0,S0 /. de nickel, - moins de 0,40 /. de manganese.
- moins de 0,~0 Z de silicium, - moins de 0,030 /. de carbone, - moins de 0,030 X d'azote, - un pourcentage en titane et/ou en niobium au moins egal à 0,10 Z et inférieur à 0,60 Z
- et contenant jusqu'à 0,10 X d éléments ajoutés pour la desoxydation tels que l'aluminium, du magnesium, du calcium, du bore~desm~riaux de terres rares, le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières nécessaires à
l élaboration.
Selon une autre caracteristique de l invention, l acier- contient moins de 0,010 /. de carbone et moins de 0,015 /. d azote, la somme du carbone et de l azote étant inferieure a 0,025 Z.
L invention a egalement pour obJet un procéde d'elaboration d'un acier inoxydable ferritique à partir duquel on forme une bande d'acier qui est laminèe à chaud, caractérisé en ce que l on soumet la bande d acier laminée a chaud à un recuit à une température comprise entre 900 et 1200-C, puis on soumet la bande d acier a un premier laminage a froid suivi d un recuit intermediaire à une temperature comprise entre 900 et 1200'C
WO90/10723 2 0 ~ 0 3 i a PCT/FR90/00169 et enfin on soumet la bande d acier a un second laminage à froid suivi d un recuit final à une température comprise entre 900 et 1200-C.
Selon d autres caractéristiques de S l'invention :
- le recuit intermédiaire et le recuit final sont effectués en continu pendant 20 secondes à 5 minutes, - les recuits sont suivis d un refroidisse-ment rapide.
Les caractéristiques et avantages de l invention ressortiront d ailleurs des diagrammes annexes aux figures Les exemples illustrant la présente invention ont eté obtenus à partir de lingots de 30 kg élaborés au four a induction sous vide. Des bramettes issues de ces lingots ont éte réchauffées entre 1100 et 1Z50 C en vue d un laminage à chaud à une épaisseur de 5 mm.
Les feuillards lamines a chaud subissent ensuite un recuit entre 1000 et 1200-C suivi d'un laminage à froid jusqu a une épaisseur de 2 millimetres. Après ce laminage à froid, un recuit de l'ordre de 20 s à 5 mn est effectué en continu à une tempèrature comprise entre 900 et 1200-C.
Un laminage à froid supplémentaire permet d'obtenir des feuillards d une épaisseur de 0,8 millimètres qui subissent ensuite un recuit final de l ordre de 20 s à 5 mn et a une temperature comprise entre 900 et 1200-C~
Tous les traitements thermiques sont suivis d'un refroidissement rapide. Les conditions de traitement thermique sont adaptées de manière à ce que la grosseur de grain soit sensiblement constante.
20~0315 Les analyses c~imiques exactes c est-a-dire les pourcentages ponderaux des alliages experimentaux sont précises dans le tableau ci-dessous :
WO 90/10723 2 0 5 0 315 6 PCI'/FR90/00169 z o. o oo , , , o o o o o oo o o o o o o o~.~ ~~. ~ -- _ o o o ~o o o o. 8 o o u o o oo o o -- o ~ o o oo o o o o o o ~ , v, v, -- -- e~ ~ ~ ~ o -- .o O O
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o ~ ~ o o u -WO90/10723 2 ~ 5 0 3 ~ ~ PCT/FR90/00169 On sait qUQ les eléments favorables vis-a-vis de la résistance a la corrosion, a savoir le chrome, le molybdène, le titane, le niobium, etc...
ont des effets néfastes sur d'autres propriétés, comme les proprietés mécaniques. Selon l'application recherchée, il est donc necessaire d adapter la composltion chimique de 1 alliage afin de réaliser un compromis entre la re~lstance à la corrosion et les caracteristiques mécaniques. Une composition chimique mal ajustée peut en outre conduire à des ~ifficultés insurmontables de fabrication de 1 alliage, notamment par suite de la precipitation de phases fragilisantes lors du traitement thermique de recuit avant ou apres un laminage à froid par exemple, ou encore a la precipitation de phases fragilisantes pendant une operation de soudage.
Par ailleurs, on salt qu'en milieu neutre chlorure, la resistance a la corrosion par piqures des aciers inoxydables ferritiques augmente avec la Z~ teneur en chrome. Le molybdene est un élement d alliage beaucoup plus efficace que le chrome car un coefficient d équivalent Mo/Cr égal a 3,3 est genéralement admis pour qualifier 1 amélioration de la résistance à la corrosion par piqûre due à l'action du molybdene.
En utilisant des echantillons preleves dans des toles industrielles d acier inoxydable ferritique connues, il a éte verifie qu en milieu chloruré
concentré et chaud, le potentiel, au-dessus duquel la corrosion par piqures a lieu, est d autant plus élevé
que la somme Z Cr ~ 3,3 x (ZMo) est elQvQe. En conséquence, la résistance à la corrosion par piqures est d autant plus élevee que le paramètre Z Cr + 3,3 x (ZMo) est elevé.
WO90/10723 2 0 ~ 0 31 ~ PCT/FR90/00169 C'est pour cette raison, qu'une teneur en chrome supérieure à 28,5 X et une teneur en molybdène.
supérieure à 3,5 X ont été déterminées pour l'acier inoxydable ferritique selon la présente invention.
Des essais menés à partir des coulées expérimentales répertoriées dans le tableau précédent montrent que le molybdène favorise la précipitation de phases fragilisantes du type sigma comme le montre le diagramme de la figure 1, Les courbes représentées sur ce diagramme montrent l influence du temps de maintien à 900 C sur l allongement AX à la rupture à tempéra-ture ambiante d un alliage expérimental à 29Cr ~Mo 2Ni Nb et 29Cr 3Mo 2Ni Nb c'est-à-dire d'alliages à teneur en molybdène respectivement égale à 3 et 4 ~
L'élévation de la teneur en chrome accélère également la précipitation des phases fragilisantes comme le montre le diagramme de la figure 2. Les courbes représentées sur ce diagramme montrent l'influence du temps de maintien a 900-C sur l allongement A X à la rupture à température ambiante d un alliage experimental à 29Cr 4Mo 4Ni Ti et 25Cr 4Mo 4Ni Ti~
Il en est de meme de l'augmentation de la teneur en nickel comme le montre le diagramme de la figure 3~ Les courbes représentées sur ce diagramme montrent l effet d une addition de 2 à 4 X de Ni sur l'allongement A X. a la rupture à température ordinaire d un alliage experimental à 29Cr 4Mo Ti après des temps croissants de maintien à 900-C.
Ainsi, lorsque les teneurs en chrome, nickel et molybdene croissent, des durées de maintien de plus en plus courtes à 900 C provoquent la précipitation de phases intermétalliques nuisibles pour la ductibité de l'alliage, ce qui entraine une augmentation tres 20~3~5 sensible, voir rédhibitoire des difficultes de fabrication industrielle de ces aciers inoxydables ferritiques.
On comprend des lors que les alliages industriels actuellement disponibles soient :
- - du type 25 /.Cr 4 ZMo 4 ZNi stabilisés au titane et au niobium, la plus faible teneur en chrome permettant d adopter des teneurs élevées en molybdène et en nickel mais au détriment de la résistance à la corrosion par piqures, - du type 28 /.Cr 2 ZMo 4 XNi stabilisés au titane ou au niobium, les fortes teneurs en chrome et en nickel necessitant une diminution de la teneur en molybdène pour réduire la vitesse de précipitation des phases fragilisantes.
Dans le brevet FR-A-2 377.457 l'addition de nickel jusqu à 5 Z est justifiee en tant qu améliora-tion de la tenacité à froid, c'est-à-dire de la résistance au choc, et de la résistance à la corrosion Des essais ont montre que l'amélioration de la résistance au choc que peut procurer l'addition de
4 Z de nickel à un acier inoxydable ferritique du type 25ZCr 4XMo 0.5ZTi n était plus observee quand la teneur en chrome est supérieure à 28 Z comme le montre le diagramme de la figure 4. Le diagramme de la figure 4 montre 1 évolution de la résistance aux chocs en fonction de la température et de la teneur en nickel Ce diagramme ne met pas en évidence d effets bénéfi-ques du nickel quand 1 essai de rupture par choc d une éprouvette entaillée a lieu au-dessus de 0 C dans le cas d'un acier inoxydable ferritique contenant environ 29Z de chrome, 4 Z de molybdene et 0,5 Z de titane.
Contrairement a l'opinion couramment émise, 1 effet du nickel apparait néfaste car l'énergie WO 90/10723 2 0 ~ 0 3 1 ~ PCI /FR90/00169 1 o nécessaire pour rompre 1 éprouvette est, dans ce cas, nettement inférieure a celle de 1 acier inoxydable ferritique ne contenant pas de nickel. L influence bénefique du nickel n apparait que pour les teneurs en chrome plus faibles.
Ainsi, 1 alliage a environ 25 Z de chrome, 4 Z de molybdene, ~ Z de nickel et 0,5 Z de titane ne présente pas de fragilité à froid entre 0 et -50 C
contrairement à l'alliage contenant environ 29 Z de chrome, 4 Z de molybdene, 4Z de nickel et 0,5 Z de titane comme cela apparait sur le diagramme de la figure 5 qui montre 1 évolution de la résistance à la rupture aux chocs en fonction de la température et de la teneur en chrome.
Ce meme diagramme révèle en outre, qu a l'état ductile, 1 énergie de rupture de l'acier à
environ 25 Z de chrome, ff~ % de molybdène, ff Z de nickel et 0,5 Z de titane est nettement supérieure a celle de 1 acier contenant une teneur plus élevée en 20 chrome et des teneurs sensiblement voisines en molybdène, nickel et titane.
Par ailleurs, en milieu chloruré, la résistance a la corrosion caverneuse, c est-à-dire dans lfas espaces confinés sous les dépots ou les 25 interstices de construction, est un critere d'utilisation primordial, En effet, dans une caverne, il est connu que se produit une acidification progressive par formation d acide chlorhydrique provenant de 1 hydrolyse des produits de corrosion.
Contrairement aux enseignements du FR-A-2.~77.457, l'addition de ~ Z de nickel a un acier inoxydable ferritique stabilisé au titane ou au niobium se traduit par une nette diminution de la résistance à la corrosion caverneuse. En effet, des WO90/10723 2 0 ~ 0 31~ PCT/FR90/00169 examens effectués sur des échantillons après test ASTM
G~8 montrent.que les echantillons d'acier contenant 't. de nickel subissent une attaque sévère.
Compte tenu de 1 effet accelerateur du S nickel sur la précipitation à chaud des phases inter-métalliques qui fragilisent l'alliage et amoindrissent sa resistance a la corrosion, l'alliage selon la pré-sente invention ne contient aucune addition volontaire de nickel qui est considéré comme un élément résiduel~
Cette absence d une quantité significative de nickel permet 1 adoption de hautes teneurs en chrome supéri-eure à 28,5 /, et en molybdene supérieure a 3,5 / né-cessaires à 1 obtention d'une résistance à la corro-sion caverneuse et par piqûres optimale pour l'acier inoxydable ferritique contenant du titane et du niobium. Dans 1 acier ferritique selon le FR-A-2.377.~57, on ajoute à 1 acier jusqu a 3 Z de cuivre et, de préference, de 0,5 à 2 Z. de cuivre, ce qui selon ce brevet augmente la résistance à la corrosion dans les acides non oxydants, et, en particulier dans les solutions chaudes d'acide sulfurique Or, selon des recherches effectuèes dans le cadre de la présente invention et présentées sur le diagramme de la figure 6, les résultats révelent que le cuivre n'est a 1 origine d'aucune amélioration de la résistance à la corrosion dans les milieux chlorures faiblement acides analogues aux milieux corrosifs qui se forment dans les cavernes.
Ce diagramme montre les vitesses de corro-sion (mm/an) déduites des pertes de poids observées après 24heures d immersion en milieu NaCl 2M-HC1 0,2M
désaéré par barbotage d azote, à la température de 30-C respectivement pour les alliages 6 et 7 du tableau 1 precédent Par conséquent, en l'absence de nickel, l addition de cuivre compris entre 0,5 et 2 t. ne dégrade pas et n améliore pas la résistance à la corrosion caverneuse et par piqures en milieu chloruré. ~
Selon la présente invention, on ajoute de 0,5 à 2 Z de cuivre à l acier inoxydable ferritique a haute teneur en chrome et en molybdène et contenant du titane ou du niobium~
Le diagramme de la figure 7 dont les courbes montrent l influence de 1 Z de cuivre sur la résistan-ce aux chocs, indique que l'addition d environ 1 Z de cuivre a un alliage contenant environ 29 Z de chrome, 4 t. de molybdene et 0,5 t. de titane se traduit par une diminution de l ordre de 20-C de la température de transition entre l'état fragile caractérisé par de tres faibles énergies de rupture et l'état ductile correspondant à des énergies de rupture élevées. Il s en suit une amélioration très sensible de la résistance aux chocs de l alliage due à l addition de cuivre La mise en évidence de l'effet benefique du cuivre sur la fragilité à froid constitue une caractéristique essentielle de la présente invention.
En effet. l ajout de cuivre est en général préconisé
pour ameliorer la résistance a la corrosion dans les solutions chaudes d acide sulfurique comme le précise le FR-A-2 377.457. et non pour ameliorer la résistance aux chocs à température ambiante Outre l'effet particulièrement favorable du cuivre sur la résistance aux chocs, une autre parti-cularite essentielle de la présente demande réside également dans la mise en évidence d'une inhibition de la précipitation des phases intermetalliques fragil-WO90/10723 2 ~ ~ 0 31 S PCT/FR90/00169 santes par l'addition de cuivre comme le prouve lediagramme de la figure e dont les courbes representent.
l'influence de l addition de cuivre sur la cinétique de précipitation des phases intermétalliques fragilisantes dans un acier inoxydable ferritique à
29Cr 4Mo Ti. L addition de cuivre retarde donc de façon tres nette l apparition de phases fragilisantes dans le domaine de température 750 à 950 C, ~'autre part, pour éviter la corrosion intergranulaire due à la précipitation de carbure et de nitrure de chrome ayant pour conséquence un appauvrissement en chrome au voisinage immédiat des joints de grains, les additions de titane ou de niobium sont couramment effectuées aux aciers inoxydables ferritiques pour fixer le carbone et l azote à l état de carbure et de nitrure de titane ou de niobium.
Cependant, ces additions de titane ou de niobium ont deux effets néfastes connus qualitati-vement, mais non quantifiés jusqu a présent, Ils accelèrent la précipitation des phases intermétal-liques fragilisantes et diminuent la resistance aux chocs, En diminuant la teneur en carbone et en azote, ce qui permet de réduire la quantité de titane ou de niobium nécessaire pour f~xer le carbone et l azote, il a été constate dans le cadre de la présente invention qu on améliorait de façon très nette la resistance aux chocs d un acier inoxydable ferritique a teneur élevée en chrome et en molybdène et qu'on retardait simultanément la vitesse de formation des phases intermétalliques fragilisantes.
Ainsi, une diminution de la température de transition de l etat fragile à l état ductile de l'ordre de 20~C peut être observée dans le cas d'une tôle de 2 mm d'épaisseur comme l'indique le diagramme de la figure 9 dont les courbes montrent la différence de la résistance aux chocs d'un acier inoxydable su-per-ferritique à 29Cr 4Mo 0,21Ti (C + N = 0,013 ~) et un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,56Ti (C + N = 0,045 %).
Le domaine d'apparition des faces fragili-santes est, en outre fortement déplacé vers la droite, du côté des durées de maintien isotherme plus élevées comme l'indiquent les courbes du diagramme de la figure 10 qui comparent la cinétiq~e de précipitation des phases fragilisantes pour un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,56Ti (C + N = 0,045) et pour un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,21Ti (C + N = 0,013).
Après un maintien de 1 heure à 900~C, un alliage à 0,018 % de carbone, 0,027 % d'azote, 28,90 de chrome, 3,75 % de molybdène, 0,035 % de nickel et ~-.o 0,56 % de titane, ne possède plus, à température ambiante, qu'un allongement à la rupture de 6 % tandis qu'un alliage de 0,03 % de carbone, 0,010 % d'azote, 28,90 % de chrome, 3,97 ~ de molybdène, 0,041 % de nickel et 0,21 % de titane présente un allongement à
la rupture de 26 ~.
La réduction des teneurs en carbone et en azote associée à une addition de' cuivre permet également d'obtenir une température de transition de l'état fragile à l'état ductile nettement inférieure à
0~C pour une tôle de 2 mm d'épaisseur comme l'indique le diagramme de la figure 11 dont les courbes permettent de comparer la résistance aux chocs d'un acier inoxydable super ferritique à 29Cr 4Mo 0,2Ti lCu (C + N = 0,015) à celle d'un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,5Ti lCu (C + N = 0,041).
A
WO 90/10723 2 (~ ~ 0 3 ~ ~ PCI/FR90/00169 .. .
Par ailleurs, la présente invention exclut volontairement 1 addition de nickel, qui est un élément couteux et qui accélère la formation de phases intermétalliques fragilisantes et amoindrit la résistance à la corrosion caverneuse en milieu chloruré~ -Compte tenu de l'effet accelérateur dutitane et du niobium sur la formation des phases intermétalliques fragilisantes et de leur influence néfaste sur la résistance aux chocs lorsqu'ils sont combinés au carbone et a l azote, les aciers inoxydables ferritiques selon la présente invention sont d'autant plus résistants aux chocs et ont une stabilité structurale dans le domaine compris entre 650 et 1000-C d'autant plus élev~ que les teneurs en C,N,Ti et Nb sont faibles Po~r optimiser la résis-tance à la corrosion intergranulaire, les teneurs en titane et/ou en niobium à ajouter, doivent etre egales au minimum nécessaire pour fixer le carbone et l'azote et prendre en considération le fait que le titane et/ou le niobium en solution solide dans la ferrite ne participent pas au piégeage du carbone et de l'azote Ainsi, la teneur en titane doit satisfaire à
l'équation suivante :
XTi > 0,10 1 4x (/,C1 ~ 3,4 x (X N) et en particulier à
l'équation :
ZTi > 0,15 t 4 x ~XC) ~ 3,4 x(Z N) pour que la résistance a la corrosion intergranulaire soit optimale~
Les coefficients 4 et 3,4 découlent logique-ment des valeurs approchées des masses atomiques du titane (48), du carbone (12) et de l azote (14) ainsi que des formules du carbure de titane et du nitrure de titane, respectivement TiC et TiN~
WO90/10723 ~~ PCT/FR9O/00169 Si l acier inoxydable ferritique est stabilise au- niobium. l'equation devient :
XNb > 0,10 ~ 7,7 x(XC~ ~ 6,6 x~7. N).
La masse atomique du niobium étant prise egale à 93 grammes. ~
Dans le cas particulier correspondant à une résistance a la corrosion intergranulaire optimale.
l'équation devient :
~/.Nb > 0.20 ~ 7,7 x(XC) I 6,6 xtX.N).
Compte tenu du cout du titane et du niobium et des effets néfastes possibles d'un excès de ces éléments, il est souhaitable de se rapprocher au mieux de l excès de la quantité théoriquement nécessaire pour fixer le carbone et l azote.
Selon la présente demande, l addition de cuivre est limitée à moins de 2 /., la précipitation de particules riches en cuivre ayant pour conséquence une dégradation sensible de la forgeabilité à chaud lorsque la teneur en cuivre est supérieure à 2 Z.
Une addition d'aluminium à l'acier inoxydable ferritique selon la présente demande peut etre ajoutée lors de l'é~aboration à des fins de désoxydation.
Par conséquent, l'ajout du cuivre entre 0,5 et 2 X renforce la résistance aux chocs de l alliage tout en réduisant la vitesse de formation des phases intermétalliques dures et fragilisantes du type sigma et chi qui peuvent se former lors des traitements thermiques de fabrication ou du soudage. Il en découle la possibilité d élaborer un alliage stabilisé au titane ou au niobium à très haute teneur en chrome entre 28,5 à 35 X. et en molybdene entre 3,5 et 5,5 X.
indispensables à l'obtention d une résistance a la corrosion maximale tout en minimisant les difficultés WO 90/10723 2 0 ~ ~ 31 ~ PCI/FR90/00169 , ~,, .
de fabrication et les risques de dégradation des autres propriétés finales.
De par ses propriétés, l'alliage ferritique selon la présente invention est particulièrement approprie pour l utilisation sous forme de toles et de feuillards dont l épaisseur peut etre supérieure a celle genéralement utilisée en pratique (moins d'un mm) pour un acier inoxydable ferritique de même teneur en chrome et en molybdène contenant du titane ou du niobium.
L acier inoxydable décrit par la présente invention est particulièrement destiné à la fabrication de tubes soudés pour des échangeurs de chaleur véhiculant de l'eau chlorurée. Il peut etre par exemple élaboré par la filière acierie électrique, AOD et/ou affinage sous vide, coulée continue et laminage à chaud sur train à bande.
Contrairement a l'opinion couramment émise, 1 effet du nickel apparait néfaste car l'énergie WO 90/10723 2 0 ~ 0 3 1 ~ PCI /FR90/00169 1 o nécessaire pour rompre 1 éprouvette est, dans ce cas, nettement inférieure a celle de 1 acier inoxydable ferritique ne contenant pas de nickel. L influence bénefique du nickel n apparait que pour les teneurs en chrome plus faibles.
Ainsi, 1 alliage a environ 25 Z de chrome, 4 Z de molybdene, ~ Z de nickel et 0,5 Z de titane ne présente pas de fragilité à froid entre 0 et -50 C
contrairement à l'alliage contenant environ 29 Z de chrome, 4 Z de molybdene, 4Z de nickel et 0,5 Z de titane comme cela apparait sur le diagramme de la figure 5 qui montre 1 évolution de la résistance à la rupture aux chocs en fonction de la température et de la teneur en chrome.
Ce meme diagramme révèle en outre, qu a l'état ductile, 1 énergie de rupture de l'acier à
environ 25 Z de chrome, ff~ % de molybdène, ff Z de nickel et 0,5 Z de titane est nettement supérieure a celle de 1 acier contenant une teneur plus élevée en 20 chrome et des teneurs sensiblement voisines en molybdène, nickel et titane.
Par ailleurs, en milieu chloruré, la résistance a la corrosion caverneuse, c est-à-dire dans lfas espaces confinés sous les dépots ou les 25 interstices de construction, est un critere d'utilisation primordial, En effet, dans une caverne, il est connu que se produit une acidification progressive par formation d acide chlorhydrique provenant de 1 hydrolyse des produits de corrosion.
Contrairement aux enseignements du FR-A-2.~77.457, l'addition de ~ Z de nickel a un acier inoxydable ferritique stabilisé au titane ou au niobium se traduit par une nette diminution de la résistance à la corrosion caverneuse. En effet, des WO90/10723 2 0 ~ 0 31~ PCT/FR90/00169 examens effectués sur des échantillons après test ASTM
G~8 montrent.que les echantillons d'acier contenant 't. de nickel subissent une attaque sévère.
Compte tenu de 1 effet accelerateur du S nickel sur la précipitation à chaud des phases inter-métalliques qui fragilisent l'alliage et amoindrissent sa resistance a la corrosion, l'alliage selon la pré-sente invention ne contient aucune addition volontaire de nickel qui est considéré comme un élément résiduel~
Cette absence d une quantité significative de nickel permet 1 adoption de hautes teneurs en chrome supéri-eure à 28,5 /, et en molybdene supérieure a 3,5 / né-cessaires à 1 obtention d'une résistance à la corro-sion caverneuse et par piqûres optimale pour l'acier inoxydable ferritique contenant du titane et du niobium. Dans 1 acier ferritique selon le FR-A-2.377.~57, on ajoute à 1 acier jusqu a 3 Z de cuivre et, de préference, de 0,5 à 2 Z. de cuivre, ce qui selon ce brevet augmente la résistance à la corrosion dans les acides non oxydants, et, en particulier dans les solutions chaudes d'acide sulfurique Or, selon des recherches effectuèes dans le cadre de la présente invention et présentées sur le diagramme de la figure 6, les résultats révelent que le cuivre n'est a 1 origine d'aucune amélioration de la résistance à la corrosion dans les milieux chlorures faiblement acides analogues aux milieux corrosifs qui se forment dans les cavernes.
Ce diagramme montre les vitesses de corro-sion (mm/an) déduites des pertes de poids observées après 24heures d immersion en milieu NaCl 2M-HC1 0,2M
désaéré par barbotage d azote, à la température de 30-C respectivement pour les alliages 6 et 7 du tableau 1 precédent Par conséquent, en l'absence de nickel, l addition de cuivre compris entre 0,5 et 2 t. ne dégrade pas et n améliore pas la résistance à la corrosion caverneuse et par piqures en milieu chloruré. ~
Selon la présente invention, on ajoute de 0,5 à 2 Z de cuivre à l acier inoxydable ferritique a haute teneur en chrome et en molybdène et contenant du titane ou du niobium~
Le diagramme de la figure 7 dont les courbes montrent l influence de 1 Z de cuivre sur la résistan-ce aux chocs, indique que l'addition d environ 1 Z de cuivre a un alliage contenant environ 29 Z de chrome, 4 t. de molybdene et 0,5 t. de titane se traduit par une diminution de l ordre de 20-C de la température de transition entre l'état fragile caractérisé par de tres faibles énergies de rupture et l'état ductile correspondant à des énergies de rupture élevées. Il s en suit une amélioration très sensible de la résistance aux chocs de l alliage due à l addition de cuivre La mise en évidence de l'effet benefique du cuivre sur la fragilité à froid constitue une caractéristique essentielle de la présente invention.
En effet. l ajout de cuivre est en général préconisé
pour ameliorer la résistance a la corrosion dans les solutions chaudes d acide sulfurique comme le précise le FR-A-2 377.457. et non pour ameliorer la résistance aux chocs à température ambiante Outre l'effet particulièrement favorable du cuivre sur la résistance aux chocs, une autre parti-cularite essentielle de la présente demande réside également dans la mise en évidence d'une inhibition de la précipitation des phases intermetalliques fragil-WO90/10723 2 ~ ~ 0 31 S PCT/FR90/00169 santes par l'addition de cuivre comme le prouve lediagramme de la figure e dont les courbes representent.
l'influence de l addition de cuivre sur la cinétique de précipitation des phases intermétalliques fragilisantes dans un acier inoxydable ferritique à
29Cr 4Mo Ti. L addition de cuivre retarde donc de façon tres nette l apparition de phases fragilisantes dans le domaine de température 750 à 950 C, ~'autre part, pour éviter la corrosion intergranulaire due à la précipitation de carbure et de nitrure de chrome ayant pour conséquence un appauvrissement en chrome au voisinage immédiat des joints de grains, les additions de titane ou de niobium sont couramment effectuées aux aciers inoxydables ferritiques pour fixer le carbone et l azote à l état de carbure et de nitrure de titane ou de niobium.
Cependant, ces additions de titane ou de niobium ont deux effets néfastes connus qualitati-vement, mais non quantifiés jusqu a présent, Ils accelèrent la précipitation des phases intermétal-liques fragilisantes et diminuent la resistance aux chocs, En diminuant la teneur en carbone et en azote, ce qui permet de réduire la quantité de titane ou de niobium nécessaire pour f~xer le carbone et l azote, il a été constate dans le cadre de la présente invention qu on améliorait de façon très nette la resistance aux chocs d un acier inoxydable ferritique a teneur élevée en chrome et en molybdène et qu'on retardait simultanément la vitesse de formation des phases intermétalliques fragilisantes.
Ainsi, une diminution de la température de transition de l etat fragile à l état ductile de l'ordre de 20~C peut être observée dans le cas d'une tôle de 2 mm d'épaisseur comme l'indique le diagramme de la figure 9 dont les courbes montrent la différence de la résistance aux chocs d'un acier inoxydable su-per-ferritique à 29Cr 4Mo 0,21Ti (C + N = 0,013 ~) et un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,56Ti (C + N = 0,045 %).
Le domaine d'apparition des faces fragili-santes est, en outre fortement déplacé vers la droite, du côté des durées de maintien isotherme plus élevées comme l'indiquent les courbes du diagramme de la figure 10 qui comparent la cinétiq~e de précipitation des phases fragilisantes pour un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,56Ti (C + N = 0,045) et pour un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,21Ti (C + N = 0,013).
Après un maintien de 1 heure à 900~C, un alliage à 0,018 % de carbone, 0,027 % d'azote, 28,90 de chrome, 3,75 % de molybdène, 0,035 % de nickel et ~-.o 0,56 % de titane, ne possède plus, à température ambiante, qu'un allongement à la rupture de 6 % tandis qu'un alliage de 0,03 % de carbone, 0,010 % d'azote, 28,90 % de chrome, 3,97 ~ de molybdène, 0,041 % de nickel et 0,21 % de titane présente un allongement à
la rupture de 26 ~.
La réduction des teneurs en carbone et en azote associée à une addition de' cuivre permet également d'obtenir une température de transition de l'état fragile à l'état ductile nettement inférieure à
0~C pour une tôle de 2 mm d'épaisseur comme l'indique le diagramme de la figure 11 dont les courbes permettent de comparer la résistance aux chocs d'un acier inoxydable super ferritique à 29Cr 4Mo 0,2Ti lCu (C + N = 0,015) à celle d'un acier inoxydable super-ferritique à 29Cr 4Mo 0,5Ti lCu (C + N = 0,041).
A
WO 90/10723 2 (~ ~ 0 3 ~ ~ PCI/FR90/00169 .. .
Par ailleurs, la présente invention exclut volontairement 1 addition de nickel, qui est un élément couteux et qui accélère la formation de phases intermétalliques fragilisantes et amoindrit la résistance à la corrosion caverneuse en milieu chloruré~ -Compte tenu de l'effet accelérateur dutitane et du niobium sur la formation des phases intermétalliques fragilisantes et de leur influence néfaste sur la résistance aux chocs lorsqu'ils sont combinés au carbone et a l azote, les aciers inoxydables ferritiques selon la présente invention sont d'autant plus résistants aux chocs et ont une stabilité structurale dans le domaine compris entre 650 et 1000-C d'autant plus élev~ que les teneurs en C,N,Ti et Nb sont faibles Po~r optimiser la résis-tance à la corrosion intergranulaire, les teneurs en titane et/ou en niobium à ajouter, doivent etre egales au minimum nécessaire pour fixer le carbone et l'azote et prendre en considération le fait que le titane et/ou le niobium en solution solide dans la ferrite ne participent pas au piégeage du carbone et de l'azote Ainsi, la teneur en titane doit satisfaire à
l'équation suivante :
XTi > 0,10 1 4x (/,C1 ~ 3,4 x (X N) et en particulier à
l'équation :
ZTi > 0,15 t 4 x ~XC) ~ 3,4 x(Z N) pour que la résistance a la corrosion intergranulaire soit optimale~
Les coefficients 4 et 3,4 découlent logique-ment des valeurs approchées des masses atomiques du titane (48), du carbone (12) et de l azote (14) ainsi que des formules du carbure de titane et du nitrure de titane, respectivement TiC et TiN~
WO90/10723 ~~ PCT/FR9O/00169 Si l acier inoxydable ferritique est stabilise au- niobium. l'equation devient :
XNb > 0,10 ~ 7,7 x(XC~ ~ 6,6 x~7. N).
La masse atomique du niobium étant prise egale à 93 grammes. ~
Dans le cas particulier correspondant à une résistance a la corrosion intergranulaire optimale.
l'équation devient :
~/.Nb > 0.20 ~ 7,7 x(XC) I 6,6 xtX.N).
Compte tenu du cout du titane et du niobium et des effets néfastes possibles d'un excès de ces éléments, il est souhaitable de se rapprocher au mieux de l excès de la quantité théoriquement nécessaire pour fixer le carbone et l azote.
Selon la présente demande, l addition de cuivre est limitée à moins de 2 /., la précipitation de particules riches en cuivre ayant pour conséquence une dégradation sensible de la forgeabilité à chaud lorsque la teneur en cuivre est supérieure à 2 Z.
Une addition d'aluminium à l'acier inoxydable ferritique selon la présente demande peut etre ajoutée lors de l'é~aboration à des fins de désoxydation.
Par conséquent, l'ajout du cuivre entre 0,5 et 2 X renforce la résistance aux chocs de l alliage tout en réduisant la vitesse de formation des phases intermétalliques dures et fragilisantes du type sigma et chi qui peuvent se former lors des traitements thermiques de fabrication ou du soudage. Il en découle la possibilité d élaborer un alliage stabilisé au titane ou au niobium à très haute teneur en chrome entre 28,5 à 35 X. et en molybdene entre 3,5 et 5,5 X.
indispensables à l'obtention d une résistance a la corrosion maximale tout en minimisant les difficultés WO 90/10723 2 0 ~ ~ 31 ~ PCI/FR90/00169 , ~,, .
de fabrication et les risques de dégradation des autres propriétés finales.
De par ses propriétés, l'alliage ferritique selon la présente invention est particulièrement approprie pour l utilisation sous forme de toles et de feuillards dont l épaisseur peut etre supérieure a celle genéralement utilisée en pratique (moins d'un mm) pour un acier inoxydable ferritique de même teneur en chrome et en molybdène contenant du titane ou du niobium.
L acier inoxydable décrit par la présente invention est particulièrement destiné à la fabrication de tubes soudés pour des échangeurs de chaleur véhiculant de l'eau chlorurée. Il peut etre par exemple élaboré par la filière acierie électrique, AOD et/ou affinage sous vide, coulée continue et laminage à chaud sur train à bande.
Claims (4)
1. Acier inoxydable ferritique résistant à la corrosion dans des milieux chlorurés neutres ou faiblement acides, ductile et résistant au choc, caractérisé par la composition chimique pondérale suivante:
- 28,5 à 35 % de chrome, - 3,5 à 5,50 % de molybdène, - 0,5 à 2 % de cuivre, - moins de 0,50 % de nickel, - moins de 0,40 % de manganèse, - moins de 0,40 % de silicium, - moins de 0,030 % de carbone, - moins de 0,030 % d'azote, - un pourcentage en titane et/ou en niobium au moins égal à 0,10 % et inférieur à 0,60 %, - et contenant jusqu'à 0,10 %
d'éléments ajoutés pour la désoxydation choisis parmi l'aluminium, le magnésium, le calcium, le bore, des matériaux de terres rares, le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration.
- 28,5 à 35 % de chrome, - 3,5 à 5,50 % de molybdène, - 0,5 à 2 % de cuivre, - moins de 0,50 % de nickel, - moins de 0,40 % de manganèse, - moins de 0,40 % de silicium, - moins de 0,030 % de carbone, - moins de 0,030 % d'azote, - un pourcentage en titane et/ou en niobium au moins égal à 0,10 % et inférieur à 0,60 %, - et contenant jusqu'à 0,10 %
d'éléments ajoutés pour la désoxydation choisis parmi l'aluminium, le magnésium, le calcium, le bore, des matériaux de terres rares, le reste étant du fer et des impuretés résultant de la fusion des matières nécessaires à l'élaboration.
2. Acier inoxydable ferritique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient moins de 0,010 % de carbone et moins de 0,015 % d'azote, la somme du carbone et de l'azote étant inférieur à
0,025 %.
0,025 %.
3. Procédé d'élaboration d'un acier inoxydable ferritique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, à partir duquel on forme une bande d'acier qui est laminée à chaud, caractérisé en ce que l'on soumet la bande d'acier laminée à chaud à un recuit à une température comprise entre 900 et 1200°C, puis on soumet la bande d'acier à un premier laminage à froid suivi d'un recuit intermédiaire à une température comprise entre 900 et 1200°C et enfin on soumet la bande d'acier à un second laminage à froid suivi d'un recuit final à une température comprise entre 900 et 1200°C.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé
en ce que le recuit intermédiaire et le recuit final sont effectués en continu pendant 20 secondes à 5 minutes.
en ce que le recuit intermédiaire et le recuit final sont effectués en continu pendant 20 secondes à 5 minutes.
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