Effets de la composition sur la perméabilité magnétique des aciers inoxydables austénitiques

Introduction

Les aciers inoxydables austénitiques sont généralement non magnétiques avec des perméabilités magnétiques d'environ 1,0. Les perméabilités supérieures à 1,0 sont associées à la quantité de phases de ferrite ou de martensite présentes dans l'acier «austénitique» et dépendent donc de:

• composition chimique

• Travaux à froid et conditions de traitement thermique

Cet article traite des effets de composition.

Effets de la composition

Les classes 304 (1,4301), 321 (1,4541) et 316 (1,4401) ont des compositions «équilibrées» pour leur permettre d'être facilement soudables. Ceci est réalisé en veillant à ce que dans leur condition normale recuite (adoucie), ils contiennent quelques pour cent de la ferrite delta, . cela entraîne un peu de perméabilités plus de 1,0.

Les ajouts de nickel et d'azote favorisent et stabilisent la phase d'austénite, tandis que le molybdène, le titane et le niobium stabilisent la ferrite.

Les aciers inoxydables austénitiques les plus faibles de perméabilité sont donc les types de 304ln (1,4311) et 316ln (1,4406) ou les types de nickel 310 (1,4845) et 305 (1,4303).

En revanche, des perméabilités plus élevées peuvent être attendues dans des notes telles que 301 (1,4310), 321 (1,4541) et 347 (1,4550), avec des teneurs en nickel inférieures ou des ajouts de titane ou de niobium, qui sont de puissants éléments stabilisants de ferrite.

Pendant le soudage de ces aciers, des changements structurels se produisent. Une partie de l'austénite dans le matériau parent peut se transformer en ferrite delta à des températures élevées et lors du refroidissement, cela est en partie conservé à température ambiante. Les tiges et les fils de remplissage de soudage sont généralement «sur-alliés» pour éviter la dilution dans la zone de fusion, mais plus important encore sont équilibrés pour avoir des niveaux de ferrite délibérément élevés de 5% ou parfois 10%, pour minimiser le risque de fissuration à chaud pendant le soudage.

Par conséquent, la perméabilité du métal dans la soudure et la zone affectée par la chaleur environnante peuvent être significativement plus élevées que dans le matériau parent d'origine. Des effets similaires peuvent se produire après la coupe du plasma ou des flammes des aciers inoxydables austénitiques.

En général, les pièces moulées ont des compositions avec un biais vers la ferrite par rapport aux notes forgées et, par conséquent, seront plus magnétiques.

Effet du travail à froid et de la température sur la formation de martensite

La transformation de l'austénite en martensite peut être déclenchée soit par des travaux froids, soit par l'effet des basses températures. La stabilité d'un acier austénitique à une telle transformation est mesurée en utilisant la ₃₀ température MD. Ceci est défini comme la température à laquelle 50% de l'austénite initialement présente sera transformée en martensite lorsqu'il est soumis à une vraie souche froide de 0,30. Il s'agit d'une contrainte d'ingénierie d'environ 35%. La formule pour calculer cette température a d'abord été proposée par Angel puis modifiée pour tenir compte de la taille des grains.

MD30 = 551 - 462 (C + N) - 9,2Si - 8,1mn - 13,7cr - 29 (Ni + Cu) - 18,5mo - 68NB - 1,42 (taille des grains ASTM - 8)

On notera que tous les éléments contribuent à la stabilisation de l'austénite à la transformation de la martensite. Le tableau suivant donne une valeur approximative pour certains aciers austénitiques communs:

Type d'acier	MD 30 (DEG C)
1.4310 (301)	+20
1.4372 (201)	+20
1.4301 (304)	-20
1.4307 (304L)	-30
1.4311 (304LN)	-80

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