Le monde des matériaux en acier est bien plus complexe qu'il n'y paraît. Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi certains aciers inoxydables sont résistants et résistants à la corrosion, tandis que d'autres sont sujets aux fissures ? La réponse réside dans un facteur essentiel : la teneur en ferrite. Cet article explore le "code intrinsèque" qui régit les performances de l'acier inoxydable en examinant comment la teneur en ferrite influence les propriétés des matériaux.

La ferrite, une structure cristalline au sein de l'acier inoxydable, est un déterminant clé des propriétés physiques et mécaniques d'un alliage. Imaginez l'acier inoxydable comme une structure construite à partir de "blocs de construction" microscopiques - l'agencement de ces blocs (la microstructure) détermine directement la résistance, la ténacité et la résistance à la corrosion du matériau. La ferrite est l'un de ces blocs de construction essentiels.

Plus précisément, la ferrite est une structure de réseau cubique centré sur le corps du fer qui peut dissoudre de petites quantités de carbone et d'autres éléments d'alliage. Dans l'acier inoxydable, la présence de ferrite est associée aux caractéristiques suivantes :

• Haute résistance : La ferrite contribue à une plus grande résistance à la traction et à la limite d'élasticité.
• Résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux chlorures : Les aciers inoxydables ferritiques fonctionnent bien dans les environnements corrosifs, tels que les applications marines ou chimiques.
• Magnétisme : Contrairement à l'acier inoxydable austénitique, la ferrite est magnétique - une propriété qui peut être utilisée pour détecter la teneur en ferrite.

La teneur en ferrite doit être soigneusement équilibrée - ni trop élevée, ni trop faible - en fonction du type d'acier inoxydable. Pour les aciers inoxydables duplex et super duplex, la teneur en ferrite est une mesure cruciale qui affecte la résistance, la ténacité, la résistance à la corrosion et la soudabilité.

• Soudabilité : Une teneur en ferrite optimale réduit le risque de fissures de solidification pendant le soudage, ce qui peut compromettre l'intégrité des joints.
• Résistance à la corrosion : Une ferrite excessive peut réduire la résistance à la corrosion dans certains environnements.
• Propriétés mécaniques : Une teneur en ferrite plus élevée augmente la résistance, mais peut réduire la ductilité et la ténacité.

Une mesure précise de la teneur en ferrite est essentielle pour évaluer la qualité des matériaux. Les méthodes courantes comprennent :

• Microscopie métallographique : Une méthode traditionnelle mais chronophage impliquant un examen microscopique.
• Tests magnétiques : Le Ferritescope mesure la perméabilité magnétique pour estimer la teneur en ferrite - une méthode rapide et non destructive, idéale pour les tests sur le terrain.
• Diffraction des rayons X : Très précis, mais coûteux et complexe.

Dans la fabrication de l'acier et le soudage, la prédiction de la teneur en ferrite est essentielle. Le diagramme de DeLong utilise les équivalents chrome et nickel (Cr _eq et Ni _eq ) pour estimer la formation de ferrite pendant le soudage. Bien qu'utile, ce modèle n'est pas définitif - les conditions réelles comme les vitesses de refroidissement doivent également être prises en compte.

L'acier inoxydable 304, largement utilisé dans la transformation des aliments, les dispositifs médicaux et la construction, se comporte différemment sous forme coulée et corroyée :

• 304 coulé : Contient 8 à 20 % de ferrite pour éviter les fissures de solidification.
• 304 corroyé : Conçu avec 1 à 6 % de ferrite pour éviter les fissures de forgeage ; la plupart de la ferrite se dissout après le recuit de mise en solution.

Le recuit de mise en solution chauffe l'acier inoxydable au-dessus de 1000 °C, suivi d'un refroidissement rapide pour améliorer la ductilité et la ténacité. Bien que ce processus réduise la teneur en ferrite, l'acier inoxydable coulé conserve des niveaux plus élevés en raison de sa composition initiale.

Pour des mesures exactes, les laboratoires utilisent une microscopie avancée ou des instruments magnétiques à haute sensibilité, atteignant une précision de 0,5 à 1 %. Après le recuit, les aciers austénitiques comme le 304, le 316L, le 309 et le 310 contiennent généralement moins de 2 % de ferrite.

Les aciers inoxydables super duplex combinent les phases ferrite et austénite (40 à 60 % de ferrite) pour une résistance, une ténacité et une résistance à la corrosion supérieures. Ces alliages sont idéaux pour les applications exigeantes dans des environnements difficiles.