Acier inoxydable duplex(DSS) fait référence à l'acier inoxydable, la ferrite et l'austénite représentant chacune environ 50 %. Généralement, la teneur en phase plus petite doit être d'au moins 30 %. Dans le cas d'une faible teneur en C, la teneur en Cr est de 18 % à 28 % et la teneur en Ni est de 3 % à 10 %. Certains aciers contiennent également des éléments d'alliage tels que Mo, Cu, Nb, Ti et N.
Acier inoxydable duplexcombine les avantages de l'austénite et de la ferrite et minimise les inconvénients des deux phases. La composition de l'acier inoxydable duplex avec les meilleures performances est que la teneur en ferrite est comprise entre 60 % et 40 % et la teneur en austénite est comprise entre 40 % et 60 %. Une réduction substantielle de l’un des composants entraînera une détérioration des performances de l’acier duplex. affaiblir.
Résistance à la corrosion de l'acier inoxydable duplex
Les aciers inoxydables duplex présentent une résistance élevée à la corrosion dans la grande majorité des environnements où des aciers inoxydables austénitiques standards sont utilisés. Leurs teneurs relativement élevées en chrome, molybdène et azote leur confèrent une bonne résistance aux piqûres de chlorure et à la corrosion. Performances contre la corrosion caverneuse, la structure à deux phases constitue un avantage dans les environnements où une fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure peut se produire.
Si la microstructure de l'acier inoxydable duplex contient au moins 30 % de ferrite, sa résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure est bien meilleure que celle de l'acier inoxydable austénitique 304 ou 316.
Les aciers inoxydables duplex sont généralement distingués en fonction de la valeur PREN du nombre équivalent de résistance aux piqûres. Le nombre équivalent de résistance à la corrosion par piqûre décrit la résistance de l’acier inoxydable à la corrosion localisée dans un environnement contenant du chlore.
Le rôle des éléments d'alliage dans l'acier inoxydable duplex
Chrome
La teneur en chrome de l'acier ne doit pas être inférieure à 10,5 % pour former un film de passivation stable contenant du chrome afin de protéger l'acier de la corrosion atmosphérique. La résistance à la corrosion de l’acier inoxydable augmente avec l’augmentation de la teneur en chrome. Le chrome est un élément formant de la ferrite. L'ajout de chrome à l'acier peut favoriser la formation de ferrite avec une structure cubique centrée sur le corps. Lorsque la teneur en chrome de l’acier est plus élevée, davantage de nickel doit être ajouté pour former une structure austénitique ou biphasée (ferrite-austénite). Des quantités plus élevées de chrome peuvent également favoriser la formation de phases intermétalliques. Les aciers inoxydables austénitiques ont une teneur en chrome d'au moins 16 % et les aciers inoxydables duplex ont une teneur en chrome d'au moins 20 %. Le chrome peut également augmenter la résistance à l’oxydation de l’acier à haute température. Ce rôle du chrome est très important. Il affecte la formation et l'élimination des calamines d'oxyde ou de la couleur de trempe après un traitement thermique ou un soudage. Le décapage et l'élimination de la couleur de trempe des aciers inoxydables duplex sont plus difficiles que ceux des aciers inoxydables austénitiques.
Molybdène
Le molybdène peut améliorer la résistance de l’acier inoxydable à la corrosion par piqûres et fissures. Lorsque la teneur en chrome de l'acier inoxydable est d'au moins 18 %, le molybdène est trois fois plus résistant aux piqûres et à la corrosion caverneuse que le chrome dans un environnement d'ions chlorure. Le molybdène est un élément formant de la ferrite et augmente également la tendance de l'acier inoxydable à former des phases intermétalliques. Par conséquent, les aciers inoxydables austénitiques ont généralement une teneur en molybdène inférieure à environ 7,5 % et les aciers inoxydables duplex ont une teneur en molybdène inférieure à 4 %.
Azote
L'azote améliore la résistance des aciers inoxydables austénitiques et duplex à la corrosion par piqûre et caverneuse. Cela peut également augmenter considérablement la résistance de l’acier. En fait, c'est l'élément de renforcement de solution solide le plus efficace et l'élément d'alliage à faible coût. L'amélioration de la ténacité de l'acier inoxydable duplex contenant de l'azote est due à sa teneur plus élevée en austénite et à sa moindre phase intermétallique. L'azote n'empêche pas la précipitation des phases intermétalliques, mais il peut retarder la formation de phases intermétalliques, ce qui laisse suffisamment de temps pour le traitement et la fabrication de l'acier inoxydable duplex. L'azote est ajouté aux aciers inoxydables austénitiques et duplex hautement résistants à la corrosion avec des teneurs élevées en chrome et en molybdène pour contrecarrer leur tendance à former des phases sigma.
Les aciers inoxydables duplex sont généralement additionnés d'azote et la teneur en nickel est ajustée pour obtenir un équilibre de phase approprié. La structure à deux phases peut être obtenue en équilibrant les éléments formant de la ferrite, le chrome et le molybdène, avec les éléments formant de l'austénite, le nickel et l'azote.
Nickel
Le nickel est un élément qui stabilise l'austénite. Le nickel favorise la transformation de la structure cristalline de l'acier inoxydable d'une structure cubique centrée sur le corps (ferrite) vers une structure cubique à faces centrées (austénite). L'acier inoxydable ferritique contient peu ou pas de nickel, l'acier inoxydable duplex contient peu à modérément de nickel, par exemple 1,5 % à 7 %, et l'acier inoxydable austénitique de la série 300 contient au moins 6 % de nickel. L'ajout de nickel retarde la formation de phases intermétalliques nocives dans les aciers inoxydables austénitiques, mais l'effet retardateur du nickel dans les aciers inoxydables duplex est bien moins efficace que celui de l'azote. La structure cubique à faces centrées confère à l'acier inoxydable austénitique une excellente ténacité. Près de la moitié de l'acier inoxydable duplex est austénitique, de sorte que la ténacité de l'acier inoxydable duplex est nettement supérieure à celle de l'acier inoxydable ferritique.
Domaines d'application de l'acier inoxydable duplex
L'acier inoxydable duplex est un matériau polyvalent à la fois dans des environnements hautement corrosifs et comme matériau d'ingénierie pour les structures en acier inoxydable.
Ses utilisations comprennent :
Industrie du papier
Industrie chimique et pétrochimique
Hydrométallurgie
Acides organiques et milieux caustiques
équipement de contrôle de la pollution
Réservoir de stockage de produits chimiques
Applications offshore et côtières
Appareils de plomberie pour brasserie
