Acier duplex - Définition

Introduction

Cet article est lié aux composés du fer et du carbone

Fer Carbone

Phases

Austénite Bainite Carbure de fer Cémentite Ferrite Graphite Lédéburite Martensite Perlite

Acier

Acier Corten Acier duplex Acier électrique Acier inoxydable Acier maraging Acier rapide Désignation normalisée

Autre produits ferreux

Fonte Fer puddlé Fer forgé

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Les aciers duplex sont des aciers inoxydables ayant une structure biphasée composée de ferrite complétée de 40 à 60 % d'austénite. Ils sont aussi désignés comme appartenant à la famille des aciers austéno-ferritiques. Leur solidification se fait d'abord en alliage ferritique (ferrite delta) suivie d'une transformation, en phase solide, en alliage austénitique, certains préfèrent donc l'appellation ferrito-austénitiques.

Historique

Les aciers duplex ont été développés en Suède dans les années 1930 pour améliorer la tenue à la corrosion des équipements utilisés dans les procédés de fabrication du papier sulfurisé. Ces nuances ont été initialement créés pour lutter contre des problèmes de corrosion causés par la présence de chlore dans les eaux de refroidissement ainsi que d'autres constituants chimiques agressifs présents et véhiculés dans les fluides inhérents aux procédés de fabrication.

Dans les années 1970, le développement des champs de gaz et de pétrole de la Mer du Nord et les problèmes spécifiques de corrosion auxquels a été confronté l'industrie offshore ont fait que de nouvelles nuances d'acier duplex ont été mises au point et très vite acceptées par les sociétés d'ingénieries.

État de livraison

Les aciers duplex sont livrés à l'état trempé depuis une température comprise entre 1 050 et 1 150 °C selon la composition de l'acier, domaine de de température où coexiste la ferrite delta et l'austénite et de remise en dilution des composés chimiques (carbures, nitrures, phase sigma).

Composition chimique

Les aciers inoxydables duplex couvrent différentes nuances classées en fonction de leur composition chimique. Cette composition chimique basée sur une teneur élevée en chrome, nickel et molybdène améliore la résistance à la corrosion intergranulaire et par piqûres. La présence des deux phases de microstructure garantit une plus grande résistance aux piqûres et la fissuration par corrosion en comparaison avec les aciers inoxydables classiques.

La première génération de ces nuances d'aciers était basée sur des alliages de chrome, de nickel et de molybdène. Malgré leurs bonnes caractéristiques de résistance à la corrosion, le soudage provoquait une chute de leur ductilité (résilience) due à la présence massive de microstructure ferritique, ce qui en limitait l'usage à quelques applications spécifiques.

Les nouvelles nuances se caractérisent par l'ajout d'azote (gammagène) comme élément d'addition pour améliorer la ténacité du joint soudé et augmenter la résistance à la corrosion par le chlore. Cet ajout d'azote favorise le durcissement structural par un mécanisme de fine dispersion interstitielle, qui augmente la limite d'élasticité et la résistance à la rupture sans dégrader la ténacité.

Les nuances les plus courantes sont (désignation EN 10088 puis AISI) :

• X2CrNiN 23-4 (1.4362), 2304 ;
• X3CrNiMoN 27-5-2 (1.4460), 7 Mo plus ;
• X2CrNiMoN 22-5-3 (1.4462), 2205 ;
• X2CrNiMoCuN 25-6-3 (1.4507), Ferralium 255 ;
• X2CrNiMoN 25-7-4 (1.4410), 2507 ;
• X2CrNiMoCuWN 25-7-4 (1.4501), Zeron 100.