Aciers inoxydables à durcissement par précipitation 630 (17-4 PH) vs 631 (17-7 PH) : résistance vs ténacité

 

Quelles sont leurs compositions de base et leurs principales différences de propriétés mécaniques ?

630 (17-4 PH) contient 15 à 17,5 % de Cr, 3 à 5 % de Ni, 3 à 5 % de Cu, 0,15 à 0,45 % de Nb, avec une teneur inférieure ou égale à 0,07 % de C. Dans l'état traité thermiquement H900-, il atteint une limite d'élasticité d'environ 1 100 MPa et une dureté de 38 HRC, équilibrant la résistance et ductilité pour un usage industriel général.631 (17-7 PH) contient 16 à 18 % de Cr, 6,5 à 7,75 % de Ni, 0,75 à 1,5 % d'Al, avec moins ou égal à 0,09 % de C, et sans cuivre ni niobium. Son traitement thermique TH1050 produit une résistance maximale d'environ 1 380 MPa et 42 HRC, avec une ténacité exceptionnelle à des températures inférieures à zéro jusqu'à -200 degrés. Les deux qualités sont non magnétiques à l'état recuit en solution et deviennent magnétiques après durcissement par précipitation.

En quoi leurs processus de traitement thermique diffèrent-ils pour des performances optimales ?

Pour 630, le cycle H900 standard est le suivant : recuit en solution à 1040 degrés, trempe à température ambiante, puis vieillissement à 480 degrés pendant 1 heure pour maximiser la résistance. Le vieillissement à des températures plus élevées (par exemple, 620 degrés pour le H1150) réduit la résistance mais améliore la résistance à la corrosion et la ténacité.631 nécessite un processus en deux étapes pour des performances optimales : recuit en solution à 1 065 degrés, trempe à température ambiante, puis vieillissement à 510 degrés pendant 1 heure (condition TH1050). Il peut également être travaillé à froid-avant vieillissement pour augmenter encore la résistance de 10 à 15 %. Les deux qualités doivent être usinées dans la solution-état recuit- leur état durci est extrêmement difficile à usiner sans outils spécialisés.

Dans quelles applications un grade est-il irremplaçable par rapport à l’autre ?

Choisissez le 630 pour les applications générales à haute résistance-corrosion modérée- : outils de fond de puits de pétrole et de gaz, tiges de valves, tiges de vérins hydrauliques et implants médicaux (par exemple, vis orthopédiques) où la biocompatibilité et la résistance sont essentielles. Optez pour le 631 pour les utilisations aérospatiales, de défense et cryogéniques : composants de train d'atterrissage d'avion, pièces de système de guidage de missile, supports de satellite et équipements de stockage de gaz naturel liquéfié (GNL) confrontés à des fluctuations de température extrêmes. également préféré pour le service à haute -température jusqu'à 315 degrés, tandis que la résistance du 630 diminue rapidement au-dessus de 260 degrés.

Comment leurs résistances à la corrosion se comparent-elles à celles d'autres nuances à haute résistance ?

Le 630 offre une résistance à la corrosion comparable à celle de l'acier inoxydable 304, résistant à la corrosion atmosphérique, à l'eau douce et aux produits chimiques légers. Il fonctionne bien dans les saumures des champs pétrolifères, mais n'est pas recommandé pour les environnements marins sans revêtements protecteurs. La teneur plus élevée en chrome du 631 lui confère une résistance au chlorure légèrement meilleure que le 630, tolérant une exposition à court terme au brouillard salin dans les installations aérospatiales côtières. Il n'atteint toujours pas la résistance à la corrosion marine du 316L. Les deux nuances surpassent les nuances martensitiques comme le 410 et le 420 dans des environnements corrosifs, mais sont moins résistantes que les aciers inoxydables duplex (par exemple, 2205) pour les environnements industriels difficiles.

Quels sont les compromis en matière de coût et de fabrication-entre les deux qualités ?

Le 630 est 15 à 20 % moins cher que le 631, ce qui en fait le choix-rentable pour les applications non-aérospatiales à haute résistance-. Sa teneur en cuivre améliore également l'usinabilité par rapport au 631.631 a une formabilité inférieure à celle du 630 en raison de sa teneur plus élevée en nickel et en aluminium, nécessitant plus de force pour le pliage et l'emboutissage profond pour éviter les fissures. Le soudage n'est pas recommandé pour les pièces porteuses critiques de l'un ou l'autre grade. Le soudage perturbe la précipitation. La microstructure durcie réduit la résistance dans la zone affectée par la chaleur. 30 à 40 %.