En tant que fournisseur de UNS S31703, on me pose souvent des questions sur le comportement vieillissant de cet alliage en acier en acier inoxydable particulier. Comprendre le comportement vieillissant est crucial pour son application appropriée, car elle peut affecter considérablement les propriétés mécaniques et résistantes mécaniques et corrosion du matériau.
UNS S31703 est un acier inoxydable austénitique en molybdène qui appartient à la série 300. Il est connu pour son excellente résistance à la corrosion, en particulier dans les environnements contenant des ions de chlorure, et de bonnes propriétés mécaniques à la fois à des températures en chambre et à des températures élevées. Le comportement de vieillissement de l'UNS S31703 se réfère principalement aux modifications de sa microstructure et de ses propriétés lorsqu'elle est exposée à des conditions de température et de temps spécifiques.
Changements microstructuraux pendant le vieillissement
Lorsque le S31703 est vieilli, plusieurs changements microstructuraux peuvent se produire. L'un des changements les plus importants est la précipitation des phases secondaires. Dans le cas de cet alliage, les précipitations de la phase Sigma ((\ Sigma)) sont un phénomène courant pendant le vieillissement à des températures intermédiaires, généralement dans la plage de 600 à 900 ° C. La phase sigma est un composé intermétallique qui contient une concentration élevée de chrome et de molybdène. Ses précipitations sont le résultat de la diffusion à long terme des éléments d'alliage dans la matrice austénitique.
La formation de la phase Sigma peut avoir des effets à la fois positifs et négatifs sur les propriétés de l'UNS S31703. D'une part, dans certains cas, une petite quantité de phase Sigma peut améliorer la force de l'alliage en agissant comme un agent de renforcement. Les particules de phase sigma fine-dispersées peuvent entraver le mouvement des dislocations, qui est le principal mécanisme de déformation plastique dans les métaux. Il en résulte une augmentation de la limite d'élasticité et de la résistance à la traction ultime du matériau.
D'un autre côté, les précipitations excessives de la phase Sigma peuvent être préjudiciables. La phase Sigma est difficile et cassante, et sa présence peut entraîner une réduction significative de la ductilité et de la ténacité de l'alliage. Les fissures peuvent facilement initier et se propager le long des limites des particules de phase sigma, augmentant la sensibilité du matériau à une fracture fragile. De plus, la précipitation de la phase sigma épuise la matrice austénitique environnante du chrome et du molybdène. Étant donné que le chrome et le molybdène sont les éléments clés responsables de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable, cette épuisement peut entraîner une diminution de la résistance à la corrosion de l'alliage, en particulier dans les environnements où les piqûres et la corrosion des crevasses sont une préoccupation.
Une autre précipitation possible pendant le vieillissement est la formation de carbures. Dans UNS S31703, les carbures de chrome ((M_ {23} C_6)) peuvent précipiter aux joints de grains lorsque l'alliage est vieilli à des températures entre 450 - 850 ° C. Semblable à la phase Sigma, les précipitations de carbure peuvent également entraîner une diminution de la résistance à la corrosion. La précipitation des carbures de chrome aux joints de grains épuise les régions adjacentes du chrome, créant des zones avec une teneur en chrome inférieure. Ces régions sont plus sujettes à la corrosion, conduisant à un phénomène connu sous le nom de corrosion intergranulaire.
Effet du vieillissement sur les propriétés mécaniques
Le processus de vieillissement a un impact profond sur les propriétés mécaniques de l'UNS S31703. Comme mentionné précédemment, la précipitation de phases secondaires telles que la phase Sigma et les carbures peut modifier la résistance, la ductilité et la ténacité de l'alliage.
La force de l'alliage augmente généralement avec le vieillissement, en particulier lorsqu'une petite quantité de phases de renforcement se forme. Par exemple, dans les premiers stades du vieillissement aux températures intermédiaires, la limite d'élasticité et la résistance à la traction ultime peuvent montrer une légère augmentation due à l'effet de durcissement des précipitations. Cependant, à mesure que le temps de vieillissement augmente ou que la température soit augmentée, la ductilité et la ténacité de l'alliage commencent à se détériorer rapidement.
La réduction de la ductilité peut être mesurée par des paramètres tels que l'allongement et la réduction de la superficie. Une diminution de ces valeurs indique que le matériau devient moins capable de se déformer plastiquement avant la fracture. La ténacité de l'alliage, qui est liée à sa capacité à absorber l'énergie pendant la déformation, diminue également. Ceci est souvent évalué à l'aide de tests d'impact, tels que le test Charpy V - Notch. Une valeur d'énergie à impact plus faible après vieillissement suggère que l'alliage est plus cassant et plus susceptible d'échouer soudainement dans le chargement d'impact.
Effet du vieillissement sur la résistance à la corrosion
La résistance à la corrosion est l'une des propriétés les plus importantes de l'UNS S31703, et le vieillissement peut avoir un impact significatif à ce sujet. La précipitation des phases secondaires, en particulier la phase Sigma et les carbures, peut entraîner une diminution de la résistance de l'alliage à diverses formes de corrosion.
En termes de corrosion de piqûres, l'épuisement du chrome et du molybdène dans la matrice austénitique due à la précipitation de la phase sigma et des carbures rend le matériau plus sensible à l'initiation des fosses. Les ions de chlorure dans l'environnement peuvent attaquer les régions à faible teneur en chrome et en molybdène, conduisant à la formation de petits trous ou puits à la surface de l'alliage. Une fois les fosses formées, ils peuvent se propager davantage, causant des dommages plus graves au matériau.
La corrosion des crevasses est également affectée par le vieillissement. Dans les crevasses, telles que celles formées entre deux surfaces métalliques en contact ou sous les joints, les conditions sont plus favorables pour le développement de la corrosion. L'épuisement des éléments d'alliage due aux précipitations de phase secondaire peut accélérer le processus de corrosion des crevasses. L'alliage devient moins capable de passer dans ces zones et le taux de corrosion peut augmenter considérablement.
La corrosion intergranulaire, comme mentionné précédemment, est étroitement liée à la précipitation des carbures de chrome aux joints de grains. Lorsque l'alliage est exposé à la plage de températures où se produit les précipitations de carbure, l'épuisement du chrome aux joints de grains rend ces régions plus anodiques par rapport à la majeure partie du matériau. Cela crée une cellule galvanique, et les joints de grains sont préférentiellement corrodés, conduisant à la séparation des grains et à une perte d'intégrité structurelle.
Comparaison avec d'autres alliages en acier en acier inoxydable
Pour mieux comprendre le comportement vieillissant de l'UNS S31703, il est utile de le comparer avec d'autres alliages en acier inoxydable. Par exemple,Acier inoxydable 347 / UNS S34700 / 1.4550est un autre acier inoxydable austénitique. Bien que les UNS S31703 et les UNS S34700 aient une bonne résistance à la corrosion, leurs comportements de vieillissement sont différents. UNS S34700 contient du niobium, qui peut former des carbures de niobium au lieu de carbures de chrome pendant le vieillissement. Cela réduit le risque de corrosion intergranulaire par rapport à l'UNS S31703.
Acier inoxydable 316LN / UNS S31653 / 1.4406, 1.4429est également un acier inoxydable austénitique populaire. Il a une teneur en molybdène inférieure par rapport à l'UNS S31703. La teneur en molybdène inférieure signifie que la précipitation en phase sigma dans 316LN peut être moins grave pendant le vieillissement. Cependant, sa résistance globale à la corrosion, en particulier dans les environnements contenant du chlorure, est généralement inférieure à celle de l'UNS S31703.
Acier inoxydable 17 - 4ph / US S17400 / 1 4542est une précipitation - durcissement en acier inoxydable. Son comportement vieillissant se concentre principalement sur la précipitation des phases riches en cuivre pour le renforcement. En revanche, le vieillissement de l'UNS S31703 est davantage lié à la précipitation des composés intermétalliques et des carbures, qui ont des effets différents sur les propriétés de l'alliage.
Contrôler le comportement vieillissant
Pour garantir les performances optimales de l'UNS S31703, il est nécessaire de contrôler le comportement du vieillissement. Une façon consiste à sélectionner soigneusement les paramètres de chaleur - traitement. Par exemple, un refroidissement rapide après recuit de solution peut empêcher ou minimiser la précipitation des phases secondaires pendant l'utilisation ultérieure. Le recuit de solution est un processus de traitement thermique où l'alliage est chauffé à une température élevée (généralement supérieure à 1050 ° C) pour dissoudre toutes les phases secondaires, puis éteinte rapidement pour conserver une structure austénitique à phase unique.
Une autre approche consiste à ajuster la composition de l'alliage. En contrôlant soigneusement le contenu des éléments d'alliage tels que le chrome, le molybdène et le carbone, la tendance des précipitations de phase secondaire peut être réduite. Par exemple, la réduction de la teneur en carbone peut minimiser la formation de carbures de chrome, tandis que l'optimisation de la teneur en molybdène peut équilibrer l'effet de renforcement et le risque de précipitation en phase sigma.
Conclusion
En conclusion, le comportement vieillissant de l'UNS S31703 est un phénomène complexe qui implique des changements microstructuraux, tels que la précipitation de phases secondaires comme la phase Sigma et les carbures. Ces changements peuvent avoir des effets significatifs sur les propriétés mécaniques et résistantes de la corrosion de l'alliage. Bien que un certain degré de vieillissement puisse entraîner une amélioration de la force, un vieillissement excessif peut entraîner une détérioration de la ductilité, de la ténacité et de la résistance à la corrosion.
En tant que fournisseur de UNS S31703, nous comprenons l'importance de ces propriétés pour nos clients. Nous nous engageons à fournir des produits UNS S31703 de haute qualité avec un comportement de vieillissement contrôlé. Si vous êtes intéressé par nos produits UNS S31703 ou si vous avez des questions sur son application et ses propriétés, n'hésitez pas à nous contacter pour l'achat et à une discussion plus approfondie.
Références
- Handbook ASM, Volume 3: Diagrammes de phase en alliage.
- "Résistance à la corrosion des aciers inoxydables" par R. Winston Revie.
- "Principes de métallurgie physique" par Robert W. Cahn et Peter Haasen.
