L'acier inoxydable austénitique ne peut pas être durci par traitement thermique. Le traitement thermique de ces alliages a pour but de supprimer l'effet d'écrouissage à froid, de dissoudre à nouveau les phases secondaires nocives et de réduire les contraintes résiduelles à un niveau acceptable. Le traitement thermique peut également produire des structures recristallisées avec des granulométries plus petites dans l'acier inoxydable écroui.
Le recuit de mise en solution peut ramollir les matériaux après un travail à froid et dissoudre les phases secondaires qui peuvent précipiter lors des processus de travail à chaud ou de soudage. Le terme « recuit complet » désigne généralement le matériau se trouvant dans son état métallurgique optimal, avec dissolution complète de la phase secondaire et homogénéisation complète de la structure métallographique. L'acier inoxydable entièrement recuit présente la meilleure résistance à la corrosion et la meilleure ductilité. Du fait que le recuit en solution solide est effectué à des températures élevées, le recuit dans un environnement aérien peut générer des calamines d'oxyde sur la surface, qui doivent être éliminées par détartrage ou décapage pour restaurer la résistance à la corrosion de la surface.
préparer
Avant le recuit, il est nécessaire d'éliminer la graisse de surface, l'huile, le liquide de coupe, le lubrifiant de formage, les marques de stylo colorées et autres polluants. Le recuit peut provoquer la « brûlure » des polluants dans la surface et doit être broyé, sinon il est difficile à éliminer. L’infiltration de polluants carbonés dans la surface peut provoquer une carbonisation ou une sensibilisation, pouvant facilement conduire à une corrosion intergranulaire lors de l’utilisation. Par conséquent, le nettoyage des surfaces avant le traitement thermique est crucial pour garantir la qualité du produit. Les méthodes de nettoyage comprennent le trempage ou la pulvérisation de réactifs chimiques. Les agents de nettoyage utilisés pour le dégraissage de l’acier inoxydable comprennent des solutions alcalines chaudes et des solvants chimiques.
Il faut éviter que les métaux à bas point de fusion tels que le plomb, le cuivre et le zinc ne contaminent la surface. Lors du recuit, ils peuvent provoquer une infiltration aux limites des grains, conduisant à ce que l'on appelle une fragilisation du métal liquide et des fissures intergranulaires. Par conséquent, avant un traitement à haute température tel que le recuit et le soudage, il est nécessaire de nettoyer les polluants résiduels en surface.
température
La température minimale de recuit fait référence à la température la plus basse à laquelle la microstructure homogénéise et dissout les carbures et les précipités intermétalliques. Pour assurer une dissolution complète des précipités et restaurer la résistance à la corrosion, la température de recuit doit être supérieure à cette température. La limite supérieure de la température de recuit est basée sur l'absence de déformation, évitant ainsi une croissance excessive des grains et minimisant autant que possible le nombre de calamines d'oxyde difficiles à nettoyer. Le tableau suivant répertorie les températures minimales de recuit pour certains aciers inoxydables austénitiques. L'acier inoxydable austénitique haute performance nécessite une homogénéisation de sa microstructure à haute température, de sorte que sa température de recuit de mise en solution est supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique standard.
temps de recuit
Maintenir la température de recuit de la solution pendant 2-3 minutes est suffisant pour dissoudre une petite quantité de carbures et d'autres phases secondaires, et peut également ramollir le matériau formé à froid. Pendant le recuit de mise en solution, afin de garantir que la pièce atteint la température de recuit de mise en solution de l'extérieur vers l'intérieur, le temps d'isolation est généralement de 2-3 minutes par millimètre d'épaisseur. Si la quantité de précipités est importante, notamment avec χ et σ En phase, il est nécessaire de prolonger le temps d'isolation.
Si le temps de recuit en solution est trop long ou si la température est trop élevée, une grande quantité de peau d'oxyde sera générée, rendant le nettoyage difficile et coûteux. Le recuit à long terme augmente également la possibilité de déformation dimensionnelle non qualifiée pendant le processus de traitement thermique. L'acier inoxydable austénitique à haute teneur en molybdène et haute performance forme rapidement des calamines d'oxyde dans un four naturellement ventilé. Le trioxyde de molybdène s'évapore généralement et quitte la surface sous forme de gaz. Si la volatilisation est inhibée, le trioxyde de molybdène liquide s'accumulera à la surface, accélérant le processus d'oxydation. C'est ce qu'on appelle une « oxydation intense ». Les mesures visant à minimiser l'oxydation de l'acier à haute teneur en molybdène comprennent :
• Éviter les conditions qui inhibent la volatilisation (remplissage trop serré et fermeture trop hermétique du four) ;
• Les matériaux présentant une forte incrustation d'oxyde ne peuvent pas être recuits ;
• Évitez l'exposition prolongée à des environnements supérieurs à la température minimale de recuit ;
• Utiliser la température de recuit la plus basse possible ;
• Utiliser une atmosphère protectrice.
atmosphère
L'air et les gaz de combustion oxydants constituent l'atmosphère de recuit la plus économique et la plus efficace pour l'acier inoxydable. Cependant, la peau d'oxyde générée par le recuit à l'air doit être éliminée pour restaurer la résistance à la corrosion. Les atmosphères protectrices telles que l'argon, l'hélium, l'hydrogène, l'ammoniac craqué, le mélange hydrogène/azote et le vide peuvent réduire la formation de tartre d'oxyde, mais le coût est relativement élevé. Le recuit brillant est généralement effectué dans de l'hydrogène ou de l'ammoniac craqué avec un point de rosée de -40 degré C ou moins. Dans des conditions normales de fonctionnement, le recuit dans une atmosphère protectrice ne produira pas de peau d'oxyde visible, il n'est donc pas nécessaire de la nettoyer après le recuit.
refroidissement
Pour empêcher la précipitation du carbure de chrome ou d'autres phases intermétalliques, l'acier inoxydable austénitique peut nécessiter un refroidissement rapide après le recuit. La nécessité d'un refroidissement rapide et le choix de la méthode de refroidissement dépendent de la taille et de la qualité de la section transversale.
Dans la grande majorité des cas, les 304L et 316L à sections minces ne précipiteront pas de phases nocives après refroidissement par air. À mesure que la taille de la section transversale, la teneur en carbone et la teneur en alliage augmentent, la nécessité d'un refroidissement rapide augmente également. L'acier inoxydable austénitique haute performance nécessite un refroidissement rapide quelle que soit son épaisseur. Les méthodes de refroidissement courantes comprennent le refroidissement par air forcé, le refroidissement par pulvérisation d'eau ou le refroidissement par trempe à l'eau. Après le recuit sous vide, la trempe au gaz inerte ne produira pas de peau d’oxyde.
Si le matériau recuit doit encore subir un traitement à chaud tel que le soudage, il est préférable d'effectuer un refroidissement maximum tel qu'une trempe à l'eau après le recuit. Cela peut rendre le matériau plus résistant aux effets néfastes générés par les cycles thermiques ultérieurs. Lors du choix des méthodes de refroidissement, les déformations possibles et les nouvelles contraintes résiduelles doivent être prises en compte.
Nettoyage après recuit
En raison de la teneur élevée en chrome dans la peau d'oxyde traitée thermiquement, la teneur en chrome du métal adjacent à la peau d'oxyde est réduite, ce qui entraîne une diminution de la résistance à la corrosion. Pour restaurer complètement la résistance à la corrosion, il est nécessaire d’enlever la peau d’oxyde et la mauvaise couche de chrome métallique.
La méthode de nettoyage la plus couramment utilisée est le grenaillage pour éliminer le tartre d’oxyde, suivi d’un lavage à l’acide pour éliminer le chrome métallique pauvre. La méthode la plus courante pour décaper l’acier inoxydable est le décapage par immersion, qui peut également être effectué par pulvérisation, gel et pommade.
L'acide utilisé pour le décapage est très nocif et doit être utilisé dans le respect des règles de sécurité (ventilation, port de lunettes et de gants, port de vêtements de sécurité, etc.). La pièce après décapage doit être neutralisée et soigneusement rincée avec une grande quantité d'eau propre à faible teneur en chlore. Collecter et éliminer les déchets liquides séparément conformément aux réglementations locales de gestion des déchets dangereux.