En métallurgie, l'acier inoxydable est un alliage d'acier contenant au moins 10,5 % de chrome avec ou sans autres éléments d'alliage et un maximum de 1,2 % de carbone en masse.Les aciers inoxydables, également appelés aciers inox ou inox du français inoxydable (inoxydable), sontalliages d'acierqui sont très connus pour leur résistance à la corrosion, qui augmente avec l'augmentation de la teneur en chrome.La résistance à la corrosion peut également être améliorée par des ajouts de nickel et de molybdène.La résistance de ces alliages métalliques aux effets chimiques des agents corrosifs repose sur la passivation.Pour que la passivation se produise et reste stable, l'alliage Fe-Cr doit avoir une teneur minimale en chrome d'environ 10,5 % en poids, au-dessus de laquelle une passivation peut se produire et en dessous, elle est impossible.Le chrome peut être utilisé comme élément de durcissement et est fréquemment utilisé avec un élément de durcissement tel que le nickel pour produire des propriétés mécaniques supérieures.

Acier inoxydable duplex

Comme leur nom l’indique, les aciers inoxydables Duplex sont une combinaison de deux principaux types d’alliages.Ils ont une microstructure mixte d'austénite et de ferrite, le but étant généralement de produire un mélange 50/50, bien que, dans les alliages commerciaux, le rapport puisse être de 40/60.Leur résistance à la corrosion est similaire à celle de leurs homologues austénitiques, mais leur résistance à la corrosion sous contrainte (en particulier à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure), leur résistance à la traction et leurs limites d'élasticité (environ deux fois la limite d'élasticité des aciers inoxydables austénitiques) sont généralement supérieures à celles des aciers inoxydables austénitiques. notes.Dans l'acier inoxydable duplex, le carbone est maintenu à des niveaux très faibles (C < 0,03 %).La teneur en chrome varie de 21,00 à 26,00 %, la teneur en nickel de 3,50 à 8,00 % et ces alliages peuvent contenir du molybdène (jusqu'à 4,50 %).La ténacité et la ductilité se situent généralement entre celles des nuances austénitiques et ferritiques.Les qualités duplex sont généralement divisées en trois sous-groupes en fonction de leur résistance à la corrosion : lean duplex, standard duplex et superduplex.Les aciers Superduplex ont une solidité et une résistance améliorées à toutes les formes de corrosion par rapport aux aciers austénitiques standards.Les utilisations courantes incluent les applications marines, les usines pétrochimiques, les usines de dessalement, les échangeurs de chaleur et l'industrie papetière.Aujourd'hui, l'industrie pétrolière et gazière est le plus grand utilisateur et a fait pression pour des nuances plus résistantes à la corrosion, ce qui a conduit au développement d'aciers superduplex.

La résistance de l’acier inoxydable aux effets chimiques des agents corrosifs repose sur la passivation.Pour que la passivation se produise et reste stable, l'alliage Fe-Cr doit avoir une teneur minimale en chrome d'environ 10,5 % en poids, au-dessus de laquelle une passivation peut se produire et en dessous, elle est impossible.Le chrome peut être utilisé comme élément de durcissement et est fréquemment utilisé avec un élément de durcissement tel que le nickel pour produire des propriétés mécaniques supérieures.

Aciers inoxydables duplex – SAF 2205 – 1.4462

Un acier inoxydable duplex courant est le SAF 2205 (une marque déposée appartenant à Sandvik pour un acier inoxydable duplex (ferritique-austénitique) 22Cr), qui contient généralement 22 % de chrome et 5 % de nickel.Il présente une excellente résistance à la corrosion et une haute résistance. Le 2205 est l'acier inoxydable duplex le plus largement utilisé.Les applications du SAF 2205 concernent les secteurs suivants :

• Transport, stockage et traitement chimique
• Équipement de traitement
• Haute teneur en chlorure et environnements marins
• Exploration pétrolière et gazière
• Machines à papier

Propriétés de l'acier inoxydable duplex

Les propriétés matérielles sont des propriétés intensives, ce qui signifie qu’elles sont indépendantes de la quantité de masse et peuvent varier à tout moment d’un endroit à l’autre au sein du système.La science des matériaux consiste à étudier la structure des matériaux et à les relier à leurs propriétés (mécaniques, électriques, etc.).Une fois que les scientifiques des matériaux connaissent cette corrélation structure-propriété, ils peuvent alors étudier les performances relatives d’un matériau dans une application donnée.Les principaux déterminants de la structure d'un matériau et donc de ses propriétés sont les éléments chimiques qui le constituent et la manière dont il a été transformé jusqu'à sa forme finale.

Propriétés mécaniques de l'acier inoxydable duplex

Les matériaux sont fréquemment choisis pour diverses applications car ils présentent des combinaisons souhaitables de caractéristiques mécaniques.Pour les applications structurelles, les propriétés des matériaux sont cruciales et les ingénieurs doivent en tenir compte.

Résistance de l'acier inoxydable duplex

En mécanique des matériaux, lerésistance d'un matériauest sa capacité à résister à une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique.La résistance des matériaux prend en compte la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou le changement des dimensions du matériau qui en résulte.La résistance d’un matériau est sa capacité à résister à cette charge appliquée sans rupture ni déformation plastique.

Résistance à la traction ultime

La résistance à la traction ultime de l'acier inoxydable duplex – SAF 2205 est de 620 MPa.

Lerésistance à la traction ultimeest le maximum sur l'ingénieriecourbe contrainte-déformation.Cela correspond à la contrainte maximale subie par une structure en traction.La résistance à la traction ultime est souvent abrégée en « résistance à la traction » ou « ultime ».Si cette contrainte est appliquée et maintenue, une fracture en résultera.Souvent, cette valeur est nettement supérieure à la limite d'élasticité (jusqu'à 50 à 60 % de plus que la limite d'élasticité pour certains types de métaux).Lorsqu'un matériau ductile atteint sa résistance ultime, il subit une striction où la section transversale diminue localement.La courbe contrainte-déformation ne contient pas de contrainte supérieure à la résistance ultime.Même si les déformations peuvent continuer à augmenter, la contrainte diminue généralement après avoir atteint la résistance ultime.C'est une propriété intensive ;par conséquent, sa valeur ne dépend pas de la taille de l’éprouvette.Cependant, cela dépend d'autres facteurs, tels que la préparation de l'éprouvette, la présence ou non de défauts de surface et la température de l'environnement et du matériau d'essai.Les résistances ultimes à la traction varient de 50 MPa pour l’aluminium jusqu’à 3 000 MPa pour l’acier à très haute résistance.

Limite d'élasticité

La limite d'élasticité de l'acier inoxydable duplex – SAF 2205 est de 440 MPa.

Leseuil de rentabilitéest le point sur uncourbe contrainte-déformationqui indique la limite du comportement élastique et le début du comportement plastique.La limite d'élasticité ou limite d'élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement.En revanche, la limite d'élasticité est le point où commence la déformation non linéaire (élastique + plastique).Avant la limite d'élasticité, le matériau se déforme élastiquement et reprend sa forme originale lorsque la contrainte appliquée est supprimée.Une fois la limite d’élasticité dépassée, une partie de la déformation sera permanente et irréversible.Certains aciers et autres matériaux présentent un comportement appelé phénomène de limite d'élasticité.Les limites d'élasticité varient de 35 MPa pour l'aluminium à faible résistance à plus de 1 400 MPa pour l'acier à haute résistance.

Module d'élasticité de Young

Le module d'élasticité de Young de l'acier inoxydable duplex – SAF 2205 est de 200 GPa.

Module d'élasticité de Youngest le module d'élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d'élasticité linéaire d'une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.Jusqu'à limiter les contraintes, un corps pourra retrouver ses dimensions lors de la suppression de la charge.Les contraintes appliquées font que les atomes d'un cristal se déplacent de leur position d'équilibre, et tous lesatomessont déplacés de la même quantité et conservent leur géométrie relative.Lorsque les contraintes sont supprimées, tous les atomes reviennent à leur position d’origine et aucune déformation permanente ne se produit.Selonla loi de Hooke, la contrainte est proportionnelle à la déformation (dans la région élastique) et la pente est le module d'Young.Le module d'Young est égal à la contrainte longitudinale divisée par la déformation.

La dureté de l'acier inoxydable duplex

La dureté Brinell des aciers inoxydables duplex – SAF 2205 est d'environ 217 MPa.

En science des matériaux,duretéest la capacité à résister à l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et aux rayures.La dureté est probablement la propriété du matériau la plus mal définie car elle peut indiquer une résistance aux rayures, à l'abrasion, à l'indentation, voire une résistance à la mise en forme ou à une déformation plastique localisée.La dureté est importante d'un point de vue technique car la résistance à l'usure par friction ou à l'érosion par la vapeur, l'huile et l'eau augmente généralement avec la dureté.

Essai de dureté Brinellest l'un des tests de dureté par indentation développés pour les tests de dureté.Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est enfoncé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.Le test typique utilise une bille en acier trempé de 10 mm (0,39 po) de diamètre comme pénétrateur avec une force de 3 000 kgf (29,42 kN ; 6 614 lbf).La charge est maintenue constante pendant une durée déterminée (entre 10 et 30 s).Pour les matériaux plus mous, une force plus faible est utilisée ;pour les matériaux plus durs, une bille en carbure de tungstène remplace la bille en acier.

Le test fournit des résultats numériques pour quantifier la dureté d'un matériau, qui est exprimée par l'indice de dureté Brinell – HB.L'indice de dureté Brinell est désigné par les normes d'essai les plus couramment utilisées (ASTM E10-14[2] et ISO 6506-1:2005) comme HBW (H pour la dureté, B pour Brinell et W pour le matériau du pénétrateur, le tungstène. (carbure de wolfram).Dans les anciennes normes, HB ou HBS étaient utilisés pour désigner les mesures effectuées avec des pénétrateurs en acier.

L'indice de dureté Brinell (HB) est la charge divisée par la surface de l'indentation.Le diamètre de l'empreinte est mesuré au microscope à échelle superposée.L'indice de dureté Brinell est calculé à partir de l'équation :

Il existe diverses méthodes d'essai couramment utilisées (par exemple, Brinell,Bouton,Vickers, etRockwell).Il existe des tableaux corrélant les indices de dureté des différentes méthodes d'essai où la corrélation est applicable.Dans toutes les échelles, un indice de dureté élevé représente un métal dur.

Propriétés thermiques de l'acier inoxydable duplex

Les propriétés thermiques des matériaux font référence à la réponse des matériaux aux changements de leurtempératureet l'application dechaleur.Comme un solide absorbeénergiesous forme de chaleur, sa température augmente et ses dimensions augmentent.Mais différents matériaux réagissent différemment à l’application de chaleur.

Capacité thermique,dilatation thermique, etconductivité thermiquesont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.

Point de fusion de l’acier inoxydable duplex

Le point de fusion de l’acier inoxydable duplex – acier SAF 2205 est d’environ 1450°C.

En général, la fusion est un changement de phase d'une substance de la phase solide à la phase liquide.Lepoint de fusiond'une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit.Le point de fusion définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre.

Conductivité thermique de l'acier inoxydable duplex

La conductivité thermique des aciers inoxydables duplex – SAF 2205 est de 19 W/(m. K).

Les caractéristiques de transfert thermique d'un matériau solide sont mesurées par une propriété appeléeconductivité thermique, k (ou λ), mesuré en W/mK. Il mesure la capacité d'une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau enconduction.Noter queloi de Fouriers'applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux).C’est pourquoi elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Leconductivité thermiquede la plupart des liquides et des solides varie avec la température, et pour les vapeurs, cela dépend également de la pression.En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, on peut donc généralement écrire k = k (T).Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.