FR3003271A1

FR3003271A1 - Acier inoxydable pour forgeage a chaud et procede de forgeage a chaud utilisant cet acier

Info

Publication number: FR3003271A1
Application number: FR1352241A
Authority: FR
Inventors: Francois Louis Marie Roch
Original assignee: Areva NP SAS
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-09-19
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2016512573A; FR3003271B1; CN105121689A; WO2014139890A1; US20160024626A1; EP2971212A1

Abstract

Acier inoxydable austénitique microallié de forgeage à chaud, présentant la composition suivante, en % en poids : 16,0% ≤ Cr ≤ 25,0% ; 8,0% ≤ Ni ≤ 25,0% ; traces ≤ Mo ≤ 6,0% ; traces ≤ C ≤ 0,08% ; traces ≤ Si ≤ 1,0% ; traces ≤ Mn ≤ 3,0% ; traces ≤ P ≤ 0,04% ; traces ≤ S ≤ 0,03% ; traces ≤ Cu ≤ 2.0% ; traces ≤ N ≤ 0,1% ; traces ≤ V ≤ 0,3% ; traces ≤ Ti ≤ 0,3% ; traces ≤ B ≤ 0,005% ; traces ≤ W ≤ 3,0% ; 0,015% ≤ Nb ≤ 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

Description

Acier inoxydable pour forgeage à chaud et procédé de forgeage à chaud utilisant cet acier La présente invention concerne un acier inoxydable pour forgeage à chaud de pièces de grandes dimensions.

Il existe un besoin de réaliser des pièces métalliques de grandes dimensions, qui d'une part soient résistantes à la corrosion et qui possèdent des propriétés mécaniques élevées, notamment à haute température, et d'autre part présentent une bonne aptitude au contrôle par ultrasons. La perméabilité ultrasonore dépend beaucoup de la taille des grains. Si cette caractéristique microstructurale devient très grande la perméabilité s'effondre et certains défauts éventuellement présents dans la pièce ne sont plus détectables. Par ailleurs, les propriétés mécaniques en traction sont dégradées si la taille de grains devient trop grande. Par exemple, les chaudières de réacteur nucléaire possèdent des pièces de grandes dimensions et de géométrie complexe. Ces pièces sont par exemple des branches tubulaires du circuit de refroidissement primaire de fort diamètre et munies de piquages. Il est possible d'obtenir de telles pièces par forgeage à chaud d'un lingot d'acier de plusieurs dizaines de tonnes puis usinage du brut de forge.

Néanmoins, le forgeage à chaud de telles pièces nécessite de maintenir le lingot à température élevée pendant une durée longue, qui peut être de plusieurs jours. Ceci est susceptible d'affecter la microstructure de l'acier par un grossissement excessif des grains. Les propriétés mécaniques de la pièce ainsi que son aptitude au contrôle par ultrasons s'en trouvent alors pénalisées.

Il est difficile de contrôler et maîtriser ces aspects au cours du forgeage à chaud. Une non-conformité de la pièce avec les spécifications, détectée en fin de fabrication, après un ou plusieurs jours de forgeage à chaud, et après une étape d'usinage extrêmement longue, peut conduire à rebuter la pièce ce qui représente une perte importante.

Un des buts de l'invention est de permettre la fabrication de pièces en acier inoxydable par forgeage à chaud possédant une bonne aptitude au contrôle par ultrasons. A cet effet, l'invention propose un acier inoxydable austénitique microallié de forgeage à chaud, présentant la composition suivante, en % en poids : 16,0% Cr 25,0%; 8,0% Ni 25,0%; traces Mo 6,0%; traces C 0,08%; traces Si 1,0%; traces Mn 3,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03%; traces Cu 2.0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Selon d'autres mode de réalisation, l'acier comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles : - la teneur en niobium (Nb) est égale ou supérieure à 0,030% en poids, notamment égale ou supérieure à 0,035% en poids ; - la teneur en niobium (Nb) est inférieure à 0,050% en poids, notamment égale ou inférieure à 0,045% en poids ; - la teneur en carbone (C) est inférieure à 0,05% en poids, de préférence égale ou inférieure à 0.02% en poids ; - la teneur en chrome (Cr) est inférieure à 23% en poids ; - l'acier présnte la composition suivante, en % en poids : 17,0% Cr 19,0%; 8,0% Ni 10,0%; traces Mo 6,0%; traces C 0,08%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%; le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. - l'acier présente la composition suivante, en % en poids : 18,0% Cr 20,0%; 8,0% Ni 12,0%; traces Mo 6,0%; traces C 0,03%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. - l'acier présente la composition suivante, en % en poids : 16,0% Cr 18,0%; 10,0% Ni 12,5%; 2,0% Mo 2,5%; traces C 0,08%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03%; traces Cu 2,0%; traces N 0,2%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. - l'acier présente la composition suivante, en % en poids : 16,0% Cr 18,0%; 10,0% Ni 14,0%; 2,0% Mo 3,0%; traces C 0,02%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. - l'acier présente la composition suivante, en % en poids : 19,0% Cr 23,0%; 23,0% Ni 25,0%; 4,0% Mo 5,0%; traces C 0,02%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,045%; traces S 0,035%; 1,0% Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

L'invention concerne également un procédé de forgeage à chaud d'une pièce à partir d'un lingot en acier inoxydable tel que défini ci-dessus. Selon d'autres modes de mise en oeuvre, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement possibles : - le lingot présente initialement une masse supérieure ou égale à 50 tonnes, notamment supérieur ou égale à 100 tonnes ; - le lingot est forgé à chaud à une température comprise entre 1300°C et 1050°C, notamment à une température comprise entre 1250°C et 1150°C; - - le forgeage à chaud est effectué pendant une période de temps supérieure à 24 heures, notamment une période de temps supérieure à 36 heures. L'invention et ses avantagés seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue schématique illustrant des étapes d'un procédé de fabrication d'une pièce de grandes dimensions avec forgeage à chaud d'un lingot d'acier inoxydable, plus particulièrement d'un élément tubulaire de la tuyauterie primaire d'une centrale nucléaire ; la Figure 2 est un graphique de principe illustrant la température de l'acier inoxydable au cours de la fabrication de la pièce. Le procédé de fabrication comprend une étape préliminaire d'élaboration de l'acier inoxydable qui met en oeuvre les procédés et les équipements classiques d'une aciérie électrique (four électrique, dispositifs d'affinage, éventuellement dispositifs de refusion), ainsi que de coulée du métal liquide dans une lingotière en vue de solidifier un lingot 2- destiné à être forgé. Le procédé de fabrication comprend une étape de déformation à chaud consistant à forger à chaud le lingot 2 obtenu. Afin de pouvoir obtenir la pièce désirée de grandes dimensions, le lingot 2 présente un poids de plusieurs dizaines de tonnes, notamment de plus 50 tonnes en particulier de plus de 100 tonnes. Pour la fabrication d'une branche primaire d'entrée ou de sortie d'une chaudière de réacteur nucléaire munie HP piquage, il est courant de partir d'un lingot de plus de 150 tonnes, notamment un lingot d'environ 170 tonnes. Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, le lingot 2 présente une forme tronconique avec un diamètre D de l'ordre de 2566 mm et une hauteur de l'ordre de 3735 mm. 3 5 Le procédé de déformation à chaud comprend le chauffage du lingot 2 jusqu'à une température initiale comprise entre 1300 °C et 1050°C et le forgeage à chaud du lingot par étapes successives pour obtenir un brut de forge qui constitue une ébauche 4 de la pièce à obtenir.

La Figure 1 illustre différentes étapes du forgeage à chaud. L'ébauche 4 finalement obtenue présente la forme d'un élément allongé de diamètre variable. Le diamètre varie par exemple entre 1050 mm et 2000 mm. Le procédé de fabrication comprend enfin une étape d'usinage dans laquelle l'ébauche 4 est usinée, par exemple pour réaliser des conduits dans l'ébauche 4, notamment un conduit principal et des conduits de piquage débouchant dans le conduit principal. Compte tenu des dimensions de la pièce, les usinages durent typiquement plusieurs jours. La Figure 2 illustre la température de l'ébauche pendant le forgeage à chaud en fonction du temps. Une première courbe Cl illustre l'évolution de la température au coeur de l'ébauche, une courbe C2 illustre l'évolution de la température au quart de la profondeur de l'ébauche, une courbe C3 illustre l'évolution de la température à la moitié de la profondeur de l'ébauche et une courbe C4 illutre l'évolution de la température en surface. Les opérations de forgeage à chaud à partir d'un lingot de poids important, de l'ordre de plusieurs dizaines de tonnes, durent longtemps. Typiquement ces opérations durent plus de 24 heures, notamment plus de 48 heures, et dans certains cas une dizaine de jours. L'ébauche refroidissant progressivement au cours du forgeage, elle est réchauffée si sa température devient trop basse.

Ce forgeage à chaud peut donc être réalisé en de nombreuses étapes comprenant en alternance des étapes de déformation à chaud El pendant lesquelles l'ébauche 4 se refroidit et des étapes de réchauffage E2 pendant lesquelles l'ébauche est réchauffée. La Figure 2 illustre deux étapes de forgeage chacune suivie d'une étape de réchauffage. La température est comprise entre une température de réchauffage de l'ordre de 1050°C à 1300°C et une température de fin de forgeage qui varie dans l'épaisseur de la pièce et qui peut être de l'ordre de 700°C en surface (courbe C4). Pendant ces opérations de forgeage à chaud, l'acier inoxydable est maintenu à une température élevée et pendant une durée longue, ce qui peut entraîner des modifications irréversibles et difficilement maîtrisables de la microstructure de l'acier inoxydable, rendant incertaine l'obtention d'une pièce conforme aux spécifications et apte aux contrôles par ultrasons.

En particulier, le maintien à une température élevée pendant une durée longue favorise la croissance des grains. Des grains de trop grandes dimensions ont une influence sur les propriétés mécaniques de l'acier en fin de fabrication, et sur celle de la pièce. Par ailleurs, des grains de trop grandes dimensions sont incompatibles avec un contrôle par ultrasons, comme cela est notamment requis pour les pièces des chaudières de réacteur nucléaire. L'acier inoxydable utilisé dans le procédé selon l'invention est un acier inoxydable austénitique microallié de forgeage à chaud présentant la composition suivante, en % en poids : 16,0% Cr 25,0%; 8,0% Ni 25,0%; traces Mo 6,0%; traces C 0,08%; traces Si 1,0%; traces Mn 3,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Cet acier inoxydable austénitique présente de bonnes propriétés mécaniques, en particulier une charge à la rupture satisfaisante, tout en évitant la croissance des grains, même en étant maintenu à température élevée pendant une durée importante pour le forgeage à chaud.

Le chrome (Cr) en teneur égale ou supérieure à 16% en poids confère à l'acier son caractère inoxydable. Il génère un film de passivation protecteur. La teneur en chrome égale ou inférieure à 25% en poids permet de limiter l'apparition de phases intermétalliques qui fragiliseraient l'acier inoxydable. Le molybdène (Mo) confère également à l'acier son caractère inoxydable. Le molybdène contribue à la formation d'un film de passivation et le renforce. Il augmente en particulier la résistance à la corrosion par piqûre. La teneur égale ou inférieure à 6% en poids évite l'apparition de phases intermétalliques susceptibles de fragiliser l'acier inoxydable. Le cuivre (Cu) renforce à la résistance à la corrosion. Il a un effet stabilisant sur le film de passivation.

Le nickel (Ni) favorise l'apparition de structures austénitiques. Une teneur égale ou supérieure à 8% en poids permet d'obtenir un acier austénitique présentant de bonnes propriétés mécaniques, en particulier un très bon compromis entre charge à la rupture et allongement. Une teneur égale ou inférieure à 25% en poids permet d'obtenir un équilibre entre le chrome et le nickel tout en limitant la quantité de nickel qui est un élément coûteux. Le manganèse (Mn) permet de piéger le souffre sous forme de précipités de sulfures. Il favorise également l'apparition de structures austénitiques et permet de limiter la teneur en nickel. Le tungstène ('N) possède la même fonction que le molybdène. Le tungstène est optionnel. L'utilisation de tungstène en plus du molybdène permet de limiter la quantité de molybdène. Le tungstène a un effet significatif sur la résistance à la corrosion à partir d'une teneur de 0,5% en poids. La présence de carbone (C) est inévitable. La teneur égale ou inférieure à 0,08% en poids, de préférence égale ou inférieure à 0,05% en poids permet de limiter la formation de carbures de chrome appauvrissant la matrice métallique en chrome et diminuant sa résistance à la corrosion. Elle limite également la formation de carbonitrures de niobium (Nb), en particulier en fin de solidification (carbonitrures primaires) qui risqueraient de dégrader certaines propriétés mécaniques. La présence d'azote (N) est inévitable. La limitation de l'azote à une teneur égale ou inférieure à 0,1% en poids permet de limiter la formation excessive de carbonitrures, notamment la formation excessive de carbonitrure de niobium. Le silicium (Si), le phosphore (P) et le souffre (S) sont inévitables et résultent de l'élaboration de l'acier. Le niobium (Nb) permet de limiter la croissance des grains. Il a été observé que le niobium diminue la vitesse de recristallisation à chaud de l'acier, aussi bien pendant le forgeage (recristallisation dynamique) que pendant les phases de réchauffage (recristallisation statique). En outre, le niobium diminue la vitesse de croissance des grains pendant le maintien à température élevée pendant une durée longue de l'acier lors du forgeage. Considérant le temps de fabrication d'une pièce forgée de grandes dimensions (typiquement plusieurs jours) cet effet modérateur sur la taille de grains est très bénéfique.

La teneur en niobium égale ou supérieure à 0,015% en poids permet de limiter la croissance des grains de manière satisfaisante lors du forgeage à chaud, en particulier lors du forgeage à chaud d'une pièce à partir d'un lingot d'acier de plusieurs dizaines de tonne. Avantageusement, la teneur en niobium est égale ou supérieure à 0,030% Une trop grande teneur en niobium risque de conduire à la formation de précipités de carbonitrure de niobium de forte dimensions, en particulier à la fin de la solidification du lingot. De tels précipités risquent de dégrader les propriétés mécaniques de l'acier. Une teneur en niobium limitée à 0,100% en poids permet d'obtenir un affinement satisfaisant des grains en limitant la formation de précipités de carbonitrure de niobium.

De préférence, la teneur en niobium est égale ou inférieure à 0,050%. Dans un mode de réalisation particulier, la teneur en niobium est comprise entre 0,030% et 0,050% ce qui permet un affinement satisfaisant des grains tout en préservant les propriétés mécaniques de l'acier, notamment la charge à la rupture. Dans un mode de réalisation préféré, elle est comprise entre 0,035% et 0,045%. Dans un mode de réalisation particulier, elle est d'environ 0,040%. Le vanadium (V) et le titane (Ti) sont des éléments carburigènes susceptibles de provoquer la précipitation de carbures de vanadium ou de carbures de titane qui piègent le carbone et limitent la formation de carbure de chrome. La formation de tels précipités augmente les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable, en particulier la charge à la rupture (Rm). Le vanadium a un effet significatif à partir d'une teneur de 0,05% en poids. Le titane a un effet significatif à partir d'une teneur de 0,02% en poids. Le bore (B) permet d'améliorer les propriétés mécaniques de l'acier, en particulier la charge à la rupture. Le bore a un effet significatif à partir d'une teneur de 0,0015% en poids.

Dans un mode de réalisation, l'acier inoxydable présente la composition suivante, en % en poids : 17,0% Cr 19,0%; 8,0% Ni 10,0%; traces Mo 6,0%; traces C 0,08%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2.0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%; le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Cet acier inoxydable correspond à un acier du type 304 selon la norme AISI (acronyme de « American Iron and Steel lnstitute »). Dans un mode de réalisation, l'acier inoxydable présente la composition suivante, en % en poids : 18% Cr 20 % ; 8% Ni 12%; traces Mo 6,0% - traces C 0,03% traces Si 1,0%; traces Mn 2,0% traces P 0,04% traces S 0,03% traces Cu 2.0% traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Cet acier inoxydable correspond à un acier du type 304L selon la norme AISI (acronyme de « American Iron and Steel lnstitute »). Sa composition se différencie de celle de l'acier 304 notamment par une teneur en carbone inférieure. L'acier 304L présente une résistance à la corrosion supérieure à celle de l'acier 304. Dans un mode de réalisation, l'acier inoxydable présente la composition suivante, en % en poids : 16,0% Cr 18,0%; 10,0% Ni 12,5%; 2,0% Mo 3%; traces C 0,08%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2.0%; traces N 0,2%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Cet acier inoxydable correspond à un acier du type 316 selon la norme AISI Dans un mode de réalisation, l'acier inoxydable présente la composition suivante, en % en poids : 16,0% Cr 18,0%; 10,0% Ni 14,0%; 2,0% Mo 3,0%; traces C 0,02%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,04%; traces S 0,03% ; traces Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Cet acier inoxydable correspond à un acier du type 316L selon la norme AISI. Dans un mode de réalisation, l'acier inoxydable présente la composition suivante, en % en poids : 19,0% Cr 23,0%; 23,0% Ni 25,0%; 4,0% Mo 5,0%; traces C 0,02%; traces Si 1,0%; traces Mn 2,0%; traces P 0,045%; traces S 0,035%; 1,0% Cu 2,0%; traces N 0,1%; traces V 0,3%; traces Ti 0,3%; traces B 0,005%; traces VV 3,0%; 0,015% Nb 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.

Cet acier inoxydable correspond à un acier du type 904L selon la norme AISI. Cet acier présente une résistance à la corrosion particulièrement élevée, notamment supérieure à celles des aciers 304, 304L, 316, 316L. Dans chacun des différents modes de réalisation précités, correspondant aux acier inoxydables 304, 304L, 316, 316L et 904L, la teneur en niobium est de préférence égale ou supérieure à 0,030%, de préférence 0, 0035% et/ou égale ou inférieure à 0,050%, de préférence 0, 045%. Dans un mode de réalisation particulier elle est d'environ 0,040%. Le tableau suivant présente les analyses d'aciers inoxydables microalliés au niobium qui ont permis de mettre en évidence l'effet bénéfique de cet élément sur la taille des grains. Le tableau indique la composition en % en poids de chaque espèce, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. Les espèces qui ne sont pas mentionnées dans le tableau (B, VV, P...) sont présentes uniquement sous la forme de traces. Cr Ni Mo Mn N C Nb Ti V Cu Exemple 1 19,3 9,6 0,35 1,67 0,0671 0,026 0,053 - - - Exemple 2 19,2 9,6 0,34 1,65 0,0681 0,026 0,016 - - Exemple 3 17,5 12,2 2,21 1,52 0,0603 0,021 0,043 - - - Exemple 4 21,8 24,9 4,74 1,81 0,0615 0,027 0,039 - - 1,61 Les exemples 1 et 2 correspondent à des nuances d'acier 304L microallié au nobium selon l'invention, l'exemple 3 correspondant à une nuance d'acier 316L microallié au nobium selon l'invention et l'exemple 4 correspond à une nuance d'acier 904L microallié au nobium selon l'invention.

Le tableau suivant illustre à titre comparatif des nuances classiques. Cr Ni Mo Mn N C Nb Ti V Cu Référence 1 19,3 9,5 0,31 1,65 0,0675 0,025 0,003 - - - Référence 2 17,7 12.2 2.22 1,61 0,0641 0,022 0,002 - - Référence 3 21.7 25.0 4.71 1,75 0,0621 0,025 0,003 - - - Les exemples 1 à 4 se distinguent des nuances classiques par leur teneur en niobium. Il convient de souligner que la concentration en niobium des cinq alliages est très nettement inférieure à celle requise pour obtenir une stabilisation de l'acier par précipitation du carbone et de l'azote. Le microalliage au nobium selon l'invention vise à un affinement de la taille de grains après forgeage et non une stabilisation. La référence 1 est un acier de même composition que l'exemple 1 mais sensiblement dépourvu de nobium. La référence 2 est un acier de même composition que l'exemple 3 mais sensiblement dépourvu de nobium. La référence 3 est un acier de même composition que l'exemple 4 mais sensiblement dépourvu de nobium. Des essais de torsion à chaud réalisés en laboratoire ont permis de mettre en évidence l'effet positif du microalliage au nobium: ralentissement des cinétiques de recristallisation dynamique et statique, ralentissement de la vitesse de croissance de grains. Traitement 1 Traitement 2 Traitement 3 Traitement 4 Référence 1 25 pm 137 pm 160 pm 168 pm Exemple 1 21 pm 85 pm 111 pm 121 pm Exemple 2 23 pm 115 pm 131 pm 149 pm Référence 2 27 pm 141 pm 170 pm 188 pm Exemple 3 20 pm 81 pm 110 pm 122 pm Référence 3 25 pm 107 pm 155 pm 180 pm Exemple 4 21 pm 89 pm 109 pm 125 pm Le tableau ci-dessus compare la taille moyenne des grains pour des aciers selon les exemples 1 à 4 et pour ces aciers de référence 1 à 3 pour différents traitements thermiques 1 à 4.

Cette taille moyenne est mesurée avantageusement par analyse d'images, c'est-à-dire par une procédure automatique qui exploite des images métallographiques dans lesquelles les joints de grains sont mis en évidence. Une autre technique possible est la comparaison à l'oail nu de photos de la microstructure avec des images types, pour obtenir un indice de grains, qui est également représentatif d'une valeur moyenne (par exemple l'indice 10 correspond à 10 pm et l'indice 8 à 20 pm. La valeur d'indice mesurée est alors convertie en une taille moyenne de grains exprimée en micromètres. Le traitement 1 correspond à une recristallisation dynamique. Le traitement 2 est un recuit à 1100°C pendant 30 min (recristallisation statique). Le traitement 3 est un recuit à 1100°C pendant 5 heures (recristallisation statique et croissance de grains). Le traitement 4 est un recuit à 1100°C pendant 20 heures (recristallisation statique et croissance de grains) Par rapport aux aciers non microalliés (référence 1, 2 et 3), pour un chemin de déformation à chaud comparable, les aciers microalliés (exemples 1, 2, 3, 4) présentent une taille de grains diminuée d'au moins un indice de taille de grains. Il s'agit donc d'une réduction significative qui est pertinente vis-à-vis de la perméabilité aux ultrasons quand l'indice de taille de grains est proche de zéro, ce qui est le cas pour les très grosses pièces forgées en aciers inoxydable austénitiques.

Claims

REVENDICATIONS1.- Acier inoxydable austénitique microallié de forgeage à chaud, présentant la composition suivante, en % en poids : 16,0% É Cr 5. 25,0%; 8,0% 5. Ni 5 25,0% ; traces 5 Mo É 6,0% traces É C 5 0,08% traces 5 Si 5 1,0%; traces É Mn 5 3,0% traces É P 5 0,04% traces 5 S 5 0,03% traces É Cu 5
2.0% traces 5 N É 0,1%; traces 5 V 5 0,3%; traces 5. Ti .É 0,3%; traces É B É 0,005%; traces 5 W É 3,0%; 0,015% 5 Nb 5 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. 2.- Acier inoxydables la revendication 1, présentant la composition suivante, en % en poids : 17,0% 5 Cr 5 19,0%; 8,0% É Ni É 10,0%; traces 5 Mo É 6,0%; traces 5 C 5. 0,08%; traces É Si É 1,0%; traces .5 Mn É 2,0%; traces 5. P É 0,04%; traces 5 S 5 0,03% ; traces 5 Cu 5 2,0%; traces 5 N 0,1%; traces 5 V 5 0,3%; traces 5 Ti 5 0,3% ; traces 5. B 0;005%; traces 5 W É 3,0% ; 0,015% 5 Nb 5 0,100%;le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.
3.- Acier inoxydables selon la revendication 1, présentant la composition suivante, en % en poids : 18,0% 5 Cr É 20,0%; 8,0% 5 Ni 5 12,0% ; traces É Mo 5 6,0%; traces 5 C 5 0,03%; traces 5 Si 5 1,0%; traces É Mn É 2,0%; traces 5 P É 0,04%; traces 5 S 5. 0,03%; traces É Cu É 2,0%; traces É N 0,1%; traces 5 V É 0,3%; traces 5 Ti 5 0,3%; traces 5 B É 0,005%; traces É W 5. 3,0%; 0,015% 5 Nb 5 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.
4.- Acier inoxydables selon la revendication 1, présentant la composition suivante, en c1/0 en poids : 16,0% 5 Cr É 18,0%; 10,0% É Ni É 12,5%; 2,0% É Mo 5 2,5%; traces É C 5 0,08%; traces 5 Si 5 1,0%; traces É Mn 5 2,0%; traces 5 P 5 0,04%; traces É S É 0,03% ; traces 5 Cu 5 2,0%; traces 5 N 5 0,1%; traces 5 V 5 0,3%; traces .5 Ti 5 0,3%; traces É B É 0,005%; traces 5 W 5 3,0%; 0,015% 5 Nb
5. 0,100%,le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. 5.- Acier inoxydables selon la revendication 1, présentant la composition suivante, en % en poids : 16,0% É Cr 5 18,0%; 10,0% 5 Ni 5 14,0% ; 2,0% 5 Mo 5 3,0%; traces É C 5 0,02%; traces 5 Si 5 1,0%; traces 5 Mn 5 2,0%; traces 5 P 5 0,04%; traces É S É 0,03%; traces 5 Cu 5 2,0%; traces 5 N 5 0,1%; traces 5 V 5 0,3%; traces 5 Ti 5 0,3%; traces 5 B 5 0,005%; traces 5 W 5 3,0%; 0,015% 5 Nb 5 0,100%, le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration.
6.- Acier inoxydables selon la revendication 1, présentant la composition suivante, en % en poids : 19,0% 5 Cr 5 23,0%; 23,0% 5 Ni 5 25,0%; 4,0% 5 Mo 5 5,0%; traces 5 C 0,02%; traces É S15 1,0% ; traces 5 Mn 5 2,0%; traces 5 P .5 0,04%; traces 5 S 5 0,03%; 1,0% 5 Cu 5 2,0% ; traces N 5 0,1%; traces 5 V 5 0,3%; traces 5 Ti 5 0,3%; traces 5 B 5 0,005%; traces 5 W 3,0%; 0,015% É Nb 5 0,100%,le reste étant constitué de fer et d'impuretés inévitables résultant de l'élaboration. T- Acier inoxydable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la teneur en niobium (Nb) est égale ou supérieure à 0,030% en poids, notamment égale ou supérieure à 0,035% en poids. 8.- Acier inoxydable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la teneur en niobium (Nb) est inférieure à 0,050% en poids, notamment égale ou inférieure à 0,045% en poids. 9.- Acier inoxydable selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 5, dans lequel la teneur en carbone (C) est inférieure à 0,05% en poids, de préférence égale ou inférieure à 0.02% en poids. 10.- Acier inoxydable selon la revendication 1, dans lequel la teneur en chrome (Cr) est inférieure à 23% en poids. 11.- Procédé de forgeage à chaud d'une pièce à partir d'un lingot en acier inoxydable selon l'une quelconque des revendications précédentes. 12.- Procédé de forgeage à chaud selon la revendication 11, dans lequel le lingot présente initialement une masse supérieure ou égale à 50 tonnes, notamment supérieur ou égale à 100 tonnes. 13.- Procédé de forgeage à chaud selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le lingot est forgé à chaud à une température comprise entre 1300°C et 1050°C, notamment à une température comprise entre 1250°C et 1150°C. 14.- Procédé de forgeage à chaud selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel le forgeage à chaud est effectué pendant une période de temps supérieure à 24 heures, notamment une période de temps supérieure à 36 heures.