Quatre types d'acier inoxydable et le rôle des éléments d'alliage :
L'acier inoxydable peut être classé en quatre principaux types : austénitique, martensitique, ferritique et duplex (tableau 1). Cette classification est basée sur la microstructure de l'acier inoxydable à température ambiante. Lorsque l'acier bas carbone est chauffé à 1 550 °C, sa microstructure passe de la ferrite à température ambiante à l'austénite. Lors du refroidissement, la microstructure redevient ferritique. L'austénite, présente à haute température, est amagnétique et présente généralement une résistance mécanique inférieure, mais une meilleure ductilité que la ferrite à température ambiante.
Lorsque la teneur en chrome (Cr) de l'acier dépasse 16 %, la microstructure à température ambiante se fixe dans la phase ferritique, maintenant la ferrite à toutes les températures. Ce type d'acier est appelé acier inoxydable ferritique. Lorsque la teneur en chrome (Cr) et en nickel (Ni) est supérieure à 17 % et supérieure à 7 %, la phase austénite devient stable, maintenant l'austénite à basse température jusqu'au point de fusion.
L'acier inoxydable austénitique est généralement appelé « Cr-N », tandis que les aciers inoxydables martensitiques et ferritiques sont directement appelés « Cr ». Les éléments présents dans l'acier inoxydable et les métaux d'apport peuvent être classés en éléments austénitiques et ferritiques. Les principaux éléments austénitiques sont le Ni, le C, le Mn et le N, tandis que les principaux éléments ferritiques sont le Cr, le Si, le Mo et le Nb. L'ajustement de la teneur en ces éléments permet de contrôler la proportion de ferrite dans le joint soudé.
L'acier inoxydable austénitique, notamment lorsqu'il contient moins de 5 % d'azote (N), est plus facile à souder et offre une meilleure qualité de soudage que les aciers inoxydables à plus faible teneur en N. Les joints soudés en acier inoxydable austénitique présentent une bonne résistance et une bonne ductilité, éliminant souvent le besoin de traitements thermiques avant et après soudage. Dans le domaine du soudage de l'acier inoxydable, l'acier inoxydable austénitique représente 80 % de l'utilisation totale d'acier inoxydable, ce qui en fait le sujet principal de cet article.
Comment choisir le bonsoudage de l'acier inoxydableconsommables, fils et électrodes ?
Si le matériau de base est identique, la première règle est de « correspondre au matériau de base ». Par exemple, si du charbon est utilisé avec de l'acier inoxydable 310 ou 316, choisissez le charbon correspondant. Pour le soudage de matériaux différents, suivez les instructions de sélection d'un matériau de base adapté à une teneur élevée en éléments d'alliage. Par exemple, pour le soudage d'aciers inoxydables 304 et 316, choisissez des consommables de soudage de type 316. Cependant, il existe de nombreux cas particuliers où le principe de « correspondance au métal de base » n'est pas respecté. Dans ce cas, il est conseillé de se référer au tableau de sélection des consommables de soudage. Par exemple, l'acier inoxydable 304 est le matériau de base le plus courant, mais il n'existe pas de baguette de soudage de type 304.
Si le matériau de soudage doit correspondre au métal de base, comment choisir le matériau de soudage pour souder le fil et l'électrode en acier inoxydable 304 ?
Pour le soudage de l'acier inoxydable 304, utilisez des consommables de type 308, car les éléments supplémentaires présents dans l'acier inoxydable 308 permettent de mieux stabiliser la zone de soudure. Le 308L est également un choix acceptable. L indique une faible teneur en carbone, l'acier inoxydable 3XXL une teneur en carbone de 0,03 %, tandis que l'acier inoxydable 3XX standard peut contenir jusqu'à 0,08 % de carbone. Les consommables de soudage de type L étant classés de la même manière que les consommables de soudage non L, les fabricants devraient envisager d'utiliser séparément des consommables de type L, car leur faible teneur en carbone peut réduire la tendance à la corrosion intergranulaire. De fait, l'auteur estime que si les fabricants souhaitent moderniser leurs produits, les matériaux jaunes en forme de L seront plus largement utilisés. Les fabricants utilisant le soudage GMAW envisagent également l'utilisation de l'acier inoxydable de type 3XXSi, car le SI peut améliorer le mouillage et les fuites des pièces. Dans le cas où la pièce de charbon présente un pic plus élevé ou que la connexion du bain de soudure est mauvaise au niveau de la pointe de soudure du joint lent à angle ou du joint à recouvrement, l'utilisation d'un fil de soudage sous protection gazeuse contenant du S peut humidifier le joint de charbon et améliorer le taux de dépôt.
Date de publication : 26 septembre 2023