Les quatre types d'acier inoxydable et le rôle des éléments d'alliage :
L’acier inoxydable se divise en quatre grandes catégories : austénitique, martensitique, ferritique et duplex (tableau 1). Cette classification repose sur la microstructure de l’acier inoxydable à température ambiante. Lorsqu’un acier à faible teneur en carbone est chauffé à 1 550 °C, sa microstructure passe de la ferrite (structure à température ambiante) à l’austénite. Lors du refroidissement, la microstructure redevient ferritique. L’austénite, présente à haute température, est amagnétique et possède généralement une résistance mécanique inférieure mais une ductilité supérieure à celle de la ferrite à température ambiante.
Lorsque la teneur en chrome (Cr) de l'acier dépasse 16 %, la microstructure à température ambiante se stabilise en phase ferritique, qui se maintient sur toute la plage de températures. On parle alors d'acier inoxydable ferritique. Lorsque la teneur en chrome (Cr) est supérieure à 17 % et celle en nickel (Ni) supérieure à 7 %, la phase austénitique devient stable et se maintient des basses températures jusqu'au point de fusion.
L'acier inoxydable austénitique est généralement désigné par l'appellation « type Cr-N », tandis que les aciers inoxydables martensitiques et ferritiques sont simplement appelés « type Cr ». Les éléments constitutifs de l'acier inoxydable et des métaux d'apport peuvent être classés en éléments austénitisants et éléments ferrigéniques. Les principaux éléments austénitisants sont le nickel (Ni), le carbone (C), le manganèse (Mn) et l'azote (N), tandis que les principaux éléments ferrigéniques sont le chrome (Cr), le silicium (Si), le molybdène (Mo) et le niobium (Nb). Le dosage de 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 soudure que les aciers inoxydables à plus faible teneur en azote. Les joints soudés en acier inoxydable austénitique présentent une bonne résistance et une bonne ductilité, ce qui permet souvent de s'affranchir des traitements thermiques avant et après soudage. Dans le domaine du soudage des aciers inoxydables, l'acier inoxydable austénitique représente 80 % de la consommation totale, ce qui en fait le sujet principal de cet article.
Comment choisir le bonsoudure de l'acier inoxydableconsommables, fils et électrodes ?
Si le matériau de base est identique, la première règle est de « choisir le matériau de base approprié ». Par exemple, si du charbon est soudé à de l'acier inoxydable 310 ou 316, choisissez un matériau de charbon correspondant. Lors du soudage de matériaux dissemblables, suivez la recommandation de sélectionner un matériau de base présentant une teneur élevée en éléments d'alliage. Par exemple, pour souder de l'acier inoxydable 304 et 316, choisissez des consommables de soudage de type 316. Cependant, il existe de nombreux cas particuliers où le principe de « choisir le métal de base approprié » ne s'applique pas. Dans ce cas, il est conseillé de « se référer au tableau de sélection des consommables de soudage ». Par exemple, l'acier inoxydable de type 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 un fil et une électrode en acier inoxydable 304 ?
Lors du soudage de l'acier inoxydable 304, il est recommandé d'utiliser des consommables de soudage de type 308, car les éléments supplémentaires contenus dans cet acier inoxydable stabilisent mieux la zone de soudure. Le 308L est également une option acceptable. Le « L » indique une faible teneur en carbone ; l'acier inoxydable 3XXL présente 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 appartenant à la même classification que ceux de type non-L, les fabricants devraient envisager leur utilisation spécifique, car leur faible teneur en carbone réduit les risques de corrosion intergranulaire. De fait, l'auteur estime que si les fabricants souhaitent améliorer leurs produits, les matériaux jaunes de type L seront de plus en plus utilisés. Les fabricants utilisant le procédé de soudage GMAW envisagent également l'utilisation de l'acier inoxydable de type 3XXSi, car le SI améliore le mouillage et l'étanchéité des pièces. Dans le cas où la pièce de charbon présente une crête plus élevée ou si la connexion du bain de fusion est mauvaise au niveau du pied de soudure de la couture angulaire lente ou de la soudure par recouvrement, l'utilisation d'un fil de soudage sous protection gazeuse contenant du soufre peut humidifier la couture de charbon et améliorer le taux de dépôt.
Date de publication : 26 septembre 2023