Alliage 31est un alliage de fer-nickel-chrome-molybdène, réputé pour sa haute résistance à la corrosion. Sa composition chimique, selon des spécifications telles que ASTM B625, adhère généralement à la plage suivante, chaque élément remplissant un objectif critique :
· Nickel (Ni) : 30.0 - 32.0 %
· Chrome (Cr) : 26.0 - 28.0 %
· Fer (Fe) : Solde (environ 35%)
· Molybdène (Mo) : 6.0 - 7.0 %
· Cuivre (Cu) : 1.0 - 1.4 %
· Azote (N) : 0.15 - 0.25 %
· Manganèse (Mn) : Inférieur ou égal à 2,0%
· Carbone (C) : Inférieur ou égal à 0,015%
· Silicium (Si) : Inférieur ou égal à 0,3%
· Phosphore (P) : Inférieur ou égal à 0,02%
· Soufre (S) : Inférieur ou égal à 0,01%
Composition de l'alliage 31 et leurs fonctions
1. Chrome (Cr) : le gardien de la passivité
Le chrome est l'élément fondamental de « l'inoxydabilité ». À une concentration élevée de 26-28 %, il forme rapidement une couche d'oxyde de chrome (Cr₂O₃) stable, adhérente et auto-réparatrice sur la surface. Ce film passif constitue le principal bouclier contre la corrosion générale et les environnements oxydants.
2. Nickel (Ni) : le stabilisant et l’améliorateur
À 30-32 %, le nickel est le principal stabilisant de l'austénite, garantissant une microstructure entièrement austénitique, non-magnétique et exceptionnellement ductile jusqu'aux températures cryogéniques. Il améliore considérablement la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) dans les solutions contenant du chlorure et améliore la ténacité.
3. Molybdène (Mo) : le spécialiste contre les attaques locales
La teneur en molybdène de 6-7 % est le principal défenseur contre la corrosion par piqûres et fissures, en particulier dans les environnements contenant des chlorures et d'autres halogénures. Il fortifie le film passif en réduisant les conditions acides. Sa synergie avec le chrome et l'azote est quantifiée par un indice équivalent de résistance aux piqûres élevé (PREN > 43), signalant des performances de haut niveau.
4. Azote (N) : le fortifiant aux multiples-talentueux
L’azote est un ajout puissant et intentionnel avec un triple avantage :
Solide-Solution de renforcement : il augmente considérablement le rendement et la résistance à la traction sans sacrifier la ductilité de l'alliage.
Stabilisateur d'austénite : Il complète le nickel pour sécuriser la structure austénitique.
Corrosion Booster : Il améliore considérablement la résistance à la corrosion localisée, agissant en synergie avec le molybdène.
5. Cuivre (Cu) : Le spécialiste des acides
Le cuivre, dans la plage contrôlée de 1,0-1,4 %, confère une résistance exceptionnelle aux acides non oxydants, en particulier à l'acide sulfurique (H₂SO₄), sur une large plage de concentrations et de températures. Cela rend l'alliage 31 particulièrement adapté aux usines de production d'acide, de décapage et de traitement de l'acide phosphorique.
6. Carbone (C) et impuretés : les variables contrôlées
La teneur en carbone ultra-faible (<0.015%) is crucial for weldability. It prevents the harmful precipitation of chromium carbides at grain boundaries during welding, thereby avoiding "sensitization" and preserving corrosion resistance in the heat-affected zone.
Des limites strictes concernant le soufre, le phosphore et le silicium garantissent en outre une excellente maniabilité à chaud, une fabrication propre et des performances de corrosion optimales.
Performances et avantages de l’alliage 31
1. Profil de résistance à la corrosion inégalé
L'alliage 31 offre une défense polyvalente et robuste contre un large spectre de produits corrosifs :
Corrosion localisée : Résistance exceptionnelle à l'eau de mer, à l'eau saumâtre et aux flux de processus riches en chlorures.
Environnements acides : performances supérieures dans les acides sulfurique, phosphorique, nitrique et mixtes, surpassant souvent les aciers inoxydables standards et même certains alliages à base de nickel-.
Fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) : Haute immunité contre la SCC induite par le chlorure-.
2. Haute résistance mécanique avec une bonne ductilité
L'ajout d'azote confère à l'alliage 31 une limite d'élasticité typique à température ambiante (Rp0,2) d'environ 310 MPa, nettement supérieure à celle des austénitiques standards comme le 316L ou le 904L. Cela permet des économies de poids potentielles grâce à des conceptions de sections plus fines tout en conservant une bonne formabilité et une bonne ténacité.
3. Excellente fabricabilité et soudabilité
Malgré sa résistance élevée et sa teneur en alliage, l'alliage 31 peut être travaillé, usiné et soudé à chaud et à froid en utilisant les techniques standard utilisées pour les aciers inoxydables austénitiques. Sa faible teneur en carbone et sa composition équilibrée sont essentielles à sa bonne soudabilité.
4. Une-solution d'ingénierie rentable
Positionné entre les aciers duplex/super-austénitiques standards et les alliages de nickel-haut de gamme, l'alliage 31 présente souvent un choix économique optimal.
Pour de nombreuses applications exigeantes, il offre les performances nécessaires à un coût total de cycle de vie inférieur, réduisant ainsi les dépenses liées à la maintenance, aux temps d'arrêt et au remplacement prématuré.
Alliage 31Propriétés mécaniques
Dans son état de recuit en solution-, l'alliage 31 démontre une excellente résistance et ductilité :
Limite d'élasticité (compensation de 0,2 %) : supérieure ou égale à 280 MPa à température ambiante, conservant supérieure ou égale à 125 MPa à 550 degrés.
Résistance à la traction : supérieure ou égale à 650 MPa dans des conditions ambiantes, avec une bonne rétention jusqu'à 450 MPa à 550 degrés.
Allongement : Supérieur ou égal à 40%, assurant la formabilité et la résistance aux chocs (Supérieur ou égal à 185 J/cm² à TA, Supérieur ou égal à 140 J/cm² à -196 degrés).
Dureté : généralement 150 à 220 HB, avec des taux d'écrouissage-plus élevés que les aciers standard de la série 300, nécessitant un recuit pour un formage à froid approfondi. Ces propriétés soutiennent son utilisation dans les récipients sous pression selon le code ASME Case 2122, avec des limites opérationnelles de -196 degrés à 550 degrés.
