Acier inoxydable 309 vs 310S : comparaison de la résistance et de la résistance à l'oxydation à haute température-

309 vs 310S : aperçu des qualités

Les 309 et 310S sont des aciers inoxydables austénitiques alliés à haute teneur en chrome et en nickel spécifiquement pour la résistance à la chaleur. La nuance 309 (UNS S30900) est un acier à 22-24 % de chrome et 12-15 % de nickel utilisé là où les températures sont élevées mais généralement inférieures à environ 1 100 deg C. La nuance 310S (UNS S31008) est la version à faible-carbone du 310, avec 24-26 % de chrome et 19-22 % de nickel ; la teneur plus élevée en alliage forme une calamine d'oxyde de chrome plus stable et adhérente, c'est pourquoi le 310S est conçu pour un service continu jusqu'à environ 1 150 °C dans des atmosphères oxydantes. La famille 309 comprend également le 309S à faible teneur en carbone (UNS S30908) et la famille 310 comprend le 310 (UNS S31000) avec une teneur en carbone allant jusqu'à 0,25 %. Pour un service continu à haute température à long terme, les versions à faible teneur en carbone sont préférées car elles résistent à la précipitation du carbure et à la perte de ductilité associée.

Composition chimique (ASTM A240)

Élément	309 (S30900)	309S (S30908)	310S (S31008)
Carbone, % maximum	0.20	0.08	0.08
Silicium, % maximum	1.00	0.75	1.50
Manganèse, % max	2.00	2.00	2.00
Chrome %	22.0 - 24.0	22.0 - 24.0	24.0 - 26.0
% de nickel	12.0 - 15.0	12.0 - 15.0	19.0 - 22.0

Le phosphore et le soufre sont limités respectivement à 0,045 % et 0,030 % maximum pour les trois qualités. Les désignations européennes couramment utilisées pour les matériaux de type 309- et de type 310S sont EN 1.4828 (X15CrNiSi20-12) et EN 1.4845 (X8CrNi25-21).

Propriétés mécaniques (recuit)

Propriété	309 / 309S	310S
Résistance à la traction, min MPa	515	515
Limite d'élasticité, min MPa	205	205
Allongement, min %	40	40

À température ambiante, les propriétés mécaniques du 309 et du 310S sont similaires. La différence entre les nuances apparaît à haute température, où le chrome et le nickel plus élevés du 310S donnent une meilleure résistance à l'oxydation, et les versions à faible -carbone offrent une meilleure ductilité à long-terme.

Limites élevées d'oxydation et de résistance à-température

Conditions de service	309 / 309S	310S
Service continu (atmosphère oxydante)	environ 1050 degrés C	environ 1150 degrés C
Service intermittent	environ 980 degrés C	environ 1035 degrés C

Ces évaluations constituent des conseils pratiques pour les atmosphères oxydantes propres ; dans les atmosphères réductrices, cémentées ou contenant du soufre-, les limites sont plus basses. Les deux qualités résistent bien aux chocs thermiques et aux cycles thermiques, mais le 310S maintient une échelle de protection plus stable lors d'une exposition à long terme-, ce qui réduit l'écaillage et la perte de métal. Dans la plage de fluage, les deux qualités se comportent comme des austénitiques standard : la conception doit suivre les données de contrainte admissibles du code applicable, et aux températures les plus élevées, le 310S est préféré en raison de ses meilleures performances d'oxydation.

Conseils de sélection et fabrication

Sélectionnez 309 pour les composants en service modérément sévère, tels que les tubes radiants de four, les cornues et les appareils de traitement thermique fonctionnant en dessous d'environ 1 050 °C, où il constitue le choix le plus économique. Sélectionnez 310S pour les zones les plus chaudes et les plus critiques, telles que les buses de brûleur, les tubes de brûleur radiant, les composants internes du calcinateur à haute -température et les pièces exposées à l'impact de la flamme, aux conditions de carburation ou aux atmosphères contenant du soufre-. En règle générale, si la température de fonctionnement continu dépasse environ 1 100 °C, 310 S est la valeur par défaut ; entre 950 et 1 100 °C, le 309 peut suffire, mais le 310S doit être envisagé lorsqu'une durée de vie prolongée est requise. Les deux alliages fonctionnent-durcissent rapidement, le formage nécessite donc plus de puissance et l'usinage produit une usure plus rapide des outils. Le soudage est effectué avec un métal d'apport à haute teneur en alliage correspondant, et un recuit avec solution de soudage après-est recommandé pour dissoudre les carbures secondaires et restaurer la résistance à la chaleur et à la corrosion. La dilatation thermique étant élevée, les assemblages doivent permettre la dilatation et la contraction.

Foire aux questions

Quel est le meilleur à haute température, 309 ou 310S ?

Pour la résistance à l'oxydation et le service à long-température élevée-, le 310S est meilleur : sa teneur plus élevée en chrome et en nickel donne une échelle d'oxyde plus stable et un indice de service-continu d'environ 100 deg C supérieur au 309.

Quelle est la température maximale de service de 310S ?

Dans les atmosphères oxydantes, le 310S est conçu pour un service continu jusqu'à environ 1 150 °C et un service intermittent jusqu'à environ 1 035 °C. Dans les atmosphères réductrices, cémentées ou contenant du soufre-, la température admissible est plus basse.

Quelle est la différence entre le 309 et le 309S ?

La seule différence spécifiée est le carbone : le 309 autorise 0,20 % maximum tandis que le 309S est limité à 0,08 %. Le 309S à faible-carbone est préféré pour un service à long-terme car il est moins sujet à la précipitation et à la fragilisation des carbures.

Les 309 et 310S peuvent-ils être soudés ?

Oui, en utilisant un métal d'apport austénitique à forte teneur en alliage-correspondant. Un recuit avec solution de soudage après-est recommandé pour restaurer la corrosion et la résistance à la chaleur de la zone affectée par la chaleur-, et les procédures à faible apport de chaleur limitent la croissance des grains.

Les 309 et 310S sont-ils adaptés aux atmosphères de cémentation ?

Les deux résistent à l’oxydation mais fonctionnent mal dans des atmosphères fortement carburantes, où l’absorption du carbone peut provoquer une fragilisation. Pour un service de carburation sévère, des alliages plus -nickel résistant à la chaleur-sont nécessaires.

Quelles sont les désignations équivalentes du 309 et du 310S ?

309 est UNS S30900 et 309S est UNS S30908, tous deux couverts par ASTM A240 (plaque), A312 (tuyau) et A276 (bar). 310S est UNS S31008, avec la désignation européenne EN 1.4845 (X8CrNi25-21) ; Le matériau de type 309 correspond à la norme EN 1.4828.