L'acier inoxydable duplex (DSS) est un type d'acier inoxydable qui contient des parties à peu près égales de ferrite et d'austénite, la phase inférieure représentant généralement au moins 30 %.Le DSS a généralement une teneur en chrome comprise entre 18 % et 28 % et une teneur en nickel comprise entre 3 % et 10 %.Certains aciers inoxydables duplex contiennent également des éléments d'alliage tels que le molybdène (Mo), le cuivre (Cu), le niobium (Nb), le titane (Ti) et l'azote (N).
Cette catégorie d'acier combine les caractéristiques des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques.Comparé aux aciers inoxydables ferritiques, le DSS a une plasticité et une ténacité plus élevées, manque de fragilité à température ambiante et présente une résistance à la corrosion intergranulaire et une soudabilité améliorées.Dans le même temps, il conserve la fragilité à 475°C et la conductivité thermique élevée des aciers inoxydables ferritiques et présente une superplasticité.Comparé aux aciers inoxydables austénitiques, le DSS présente une résistance mécanique plus élevée et une résistance nettement meilleure à la corrosion sous contrainte intergranulaire et chlorée.Le DSS possède également une excellente résistance à la corrosion par piqûre et est considéré comme un acier inoxydable économe en nickel.
Structure et types
En raison de sa structure à deux phases d'austénite et de ferrite, chaque phase représentant environ la moitié, le DSS présente les caractéristiques des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques.La limite d'élasticité du DSS varie de 400 MPa à 550 MPa, soit le double de celle des aciers inoxydables austénitiques ordinaires.Le DSS a une ténacité plus élevée, une température de transition fragile plus basse et une résistance à la corrosion intergranulaire et une soudabilité considérablement améliorées par rapport aux aciers inoxydables ferritiques.Il conserve également certaines propriétés ferritiques de l'acier inoxydable, telles que la fragilité à 475°C, une conductivité thermique élevée, un faible coefficient de dilatation thermique, la superplasticité et le magnétisme.Comparé aux aciers inoxydables austénitiques, le DSS a une résistance plus élevée, en particulier une limite d'élasticité, et une résistance améliorée aux piqûres, à la corrosion sous contrainte et à la fatigue par corrosion.
Le DSS peut être classé en quatre types en fonction de sa composition chimique : Cr18, Cr23 (sans Mo), Cr22 et Cr25.Le type Cr25 peut être divisé en aciers inoxydables standard et super duplex.Parmi ceux-ci, les types Cr22 et Cr25 sont les plus couramment utilisés.En Chine, la majorité des qualités DSS adoptées sont produites en Suède, notamment 3RE60 (type Cr18), SAF2304 (type Cr23), SAF2205 (type Cr22) et SAF2507 (type Cr25).
Types d'acier inoxydable duplex
1. Type faiblement allié :Représenté par UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N), cet acier ne contient pas de molybdène et a un indice équivalent de résistance aux piqûres (PREN) de 24-25.Il peut remplacer l'AISI 304 ou 316 dans les applications de résistance à la corrosion sous contrainte.
2. Type en alliage moyen :Représenté par UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0,15N), avec un PREN de 32-33.Sa résistance à la corrosion se situe entre les aciers inoxydables austénitiques AISI 316L et 6% Mo+N.
3. Type fortement allié :Contient généralement 25 % de Cr ainsi que du molybdène et de l'azote, parfois du cuivre et du tungstène.Représenté par UNS S32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N), avec un PREN de 38-39, cet acier présente une meilleure résistance à la corrosion que le 22% Cr DSS.
4. Acier inoxydable super duplex :Contient des niveaux élevés de molybdène et d'azote, représentés par UNS S32750 (25Cr-7Ni-3,7Mo-0,3N), contenant parfois également du tungstène et du cuivre, avec un PREN supérieur à 40. Il convient aux conditions de fluides difficiles, offrant d'excellentes performances de corrosion et mécaniques. propriétés comparables aux aciers inoxydables super austénitiques.
Nuances d'acier inoxydable duplex en Chine
La nouvelle norme chinoise GB/T 20878-2007 « Nuances d'acier inoxydables et résistantes à la chaleur et composition chimique » comprend de nombreuses nuances DSS, telles que 14Cr18Ni11Si4AlTi, 022Cr19Ni5Mo3Si2N et 12Cr21Ni5Ti.De plus, le célèbre acier duplex 2205 correspond à la nuance chinoise 022Cr23Ni5Mo3N.
Caractéristiques de l’acier inoxydable duplex
Grâce à sa structure biphasée, en maîtrisant correctement la composition chimique et le processus de traitement thermique, le DSS combine les avantages des aciers inoxydables ferritiques et austénitiques.Il hérite de l'excellente ténacité et soudabilité des aciers inoxydables austénitiques et de la haute résistance mécanique et de la résistance à la corrosion sous contrainte de chlorure des aciers inoxydables ferritiques.Ces propriétés supérieures ont permis au DSS de se développer rapidement en tant que matériau de structure soudable depuis les années 1980, devenant comparable aux aciers inoxydables martensitiques, austénitiques et ferritiques.DSS présente les caractéristiques suivantes :
1. Résistance à la corrosion sous contrainte des chlorures :Le DSS contenant du molybdène présente une excellente résistance à la corrosion sous contrainte par chlorure à de faibles niveaux de contrainte.Alors que les aciers inoxydables austénitiques 18-8 ont tendance à souffrir de fissuration par corrosion sous contrainte dans des solutions de chlorure neutre au-dessus de 60 °C, le DSS fonctionne bien dans des environnements contenant des traces de chlorures et de sulfure d'hydrogène, ce qui le rend adapté aux échangeurs de chaleur et aux évaporateurs.
2. Résistance à la corrosion par piqûres :Le DSS présente une excellente résistance à la corrosion par piqûre.Avec le même équivalent de résistance aux piqûres (PRE=Cr%+3,3Mo%+16N%), le DSS et les aciers inoxydables austénitiques présentent des potentiels de piqûres critiques similaires.La résistance à la corrosion par piqûres et fissures du DSS, en particulier dans les types à haute teneur en chrome et contenant de l'azote, dépasse celle de l'AISI 316L.
3. Fatigue due à la corrosion et résistance à la corrosion par l'usure :Le DSS fonctionne bien dans certains environnements corrosifs, ce qui le rend adapté aux pompes, vannes et autres équipements électriques.
4. Propriétés mécaniques :Le DSS a une résistance mécanique et une résistance à la fatigue élevées, avec une limite d'élasticité deux fois supérieure à celle des aciers inoxydables austénitiques 18-8.A l'état recuit en solution, son allongement atteint 25 % et sa valeur de ténacité AK (encoche en V) dépasse 100 J.
5. Soudabilité :Le DSS a une bonne soudabilité avec une faible tendance à la fissuration à chaud.Le préchauffage n'est généralement pas nécessaire avant le soudage et le traitement thermique après soudage n'est pas nécessaire, ce qui permet le soudage avec des aciers inoxydables austénitiques 18-8 ou des aciers au carbone.
6. Travail à chaud :Le DSS à faible teneur en chrome (18 % Cr) a une plage de températures de travail à chaud plus large et une résistance inférieure à celle des aciers inoxydables austénitiques 18-8, permettant un laminage direct en plaques sans forgeage.Le DSS à haute teneur en chrome (25 % Cr) est légèrement plus difficile à travailler à chaud, mais peut être produit en plaques, tuyaux et fils.
7. Travail à froid :Le DSS présente un écrouissage plus important lors du travail à froid que les aciers inoxydables austénitiques 18-8, nécessitant une contrainte initiale plus élevée pour la déformation pendant le formage des tuyaux et des plaques.
8. Conductivité thermique et expansion :Le DSS a une conductivité thermique plus élevée et des coefficients de dilatation thermique inférieurs à ceux des aciers inoxydables austénitiques, ce qui le rend adapté au revêtement d'équipements et à la production de plaques composites.Il est également idéal pour les noyaux de tubes d'échangeurs de chaleur, avec une efficacité d'échange thermique supérieure à celle des aciers inoxydables austénitiques.
9. Fragilité :Le DSS conserve la tendance à la fragilité des aciers inoxydables ferritiques à haute teneur en chrome et ne convient pas à une utilisation à des températures supérieures à 300°C.Plus la teneur en chrome du DSS est faible, moins il est sujet aux phases fragiles telles que la phase sigma.
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Heure de publication : 29 juillet 2024