Acier inoxydable 316Ti stabilisé au titane : propriétés, normes et applications

Le 316Ti est une modification stabilisée au titane du type 316, normalisé comme UNS S31635 dans ASTM A240 et EN 1.4571 dans les normes européennes. Il est sélectionné partout où un acier austénitique au molybdène doit être soudé ou utilisé dans la plage de températures où la norme 316 devient sensibilisée, sans le coût et le délai de recuit après soudage.

Le principe est simple : le titane a une plus forte affinité pour le carbone que le chrome. Lors du soudage ou du chauffage de service, le titane se combine d'abord au carbone, de sorte que le chrome reste dissous dans la matrice et que la couche d'oxyde protectrice reste intacte.

Composition chimique selon ASTM A240

Élément	316Ti, UNS S31635 (% en poids)
Carbone, maximum	0.08
Chrome	16.0–18.0
Nickel	10.0–14.0
Molybdène	2.0–3.0
Titane	5 x (C + N) min à 0,70 max
Azote, maximum	0.10
Manganèse, maximum	2.00
Silicium, maximum	0.75
Phosphore, maximum	0.045
Soufre, maximum	0.030

La limite du titane est écrite comme un multiple de la teneur en carbone et en azote : suffisamment de titane doit être présent pour lier tout le carbone et l'azote, mais pas au point que les composés de titane grossiers réduisent la ductilité. Pour une teneur typique en carbone de 0,05 pour cent, la teneur minimale en titane est d'environ 0,30 pour cent.

Propriétés mécaniques, recuit

Propriété	Valeur
Résistance à la traction, min (MPa)	515
Limite d'élasticité de 0,2 %, min (MPa)	205
Allongement en 50 mm, min (%)	40
Dureté, maximale (HB)	217

Sensibilisation et résistance à la corrosion intergranulaire

L'étalon 316 devient sensibilisé lorsqu'il est maintenu entre 425 et 850°C environ : les carbures de chrome précipitent aux joints de grains et les zones appauvries en chrome se corrodent préférentiellement. Cela se produit dans la zone des soudures affectée par la chaleur et dans les équipements de service qui fonctionnent dans cette fenêtre de température. Dans le 316Ti, le carbone est plutôt consommé par les carbures de titane, de sorte que les joints de grains conservent leur teneur en chrome. Pour cette raison, les soudures 316Ti conservent leur résistance à la corrosion sans recuit après soudage, un avantage décisif en termes de coût et de calendrier dans les usines chimiques et les équipements électriques montés sur site.

Comportement à haute température

Au-dessus d'environ 600 °C, le 316Ti conserve une plus grande fraction de sa limite d'élasticité à température ambiante que le 316 non stabilisé, car les fins carbures de titane fixent la microstructure et ralentissent le fluage. Cela en fait un choix pratique pour les composants internes des fours, les systèmes d'échappement, les garnitures de chaudière et les échangeurs de chaleur fonctionnant dans la plage de 600 à 800 °C, où le 316 se ramollirait sensiblement. Pour une conception durable à ces températures, la contrainte admissible doit toujours être tirée des tableaux de codes applicables pour EN 1.4571 ou UNS S31635.

Équivalents et formulaires standards

Le 316Ti est désigné UNS S31635 dans la norme ASTM A240 pour les tôles, les tôles et les bandes, et EN 1.4571 avec le nom d'acier X6CrNiMoTi17-12-2 dans la norme EN 10088-2 pour les tôles et les bandes et EN 10088-3 pour les barres. La désignation japonaise SUS316Ti est couverte par JIS G4304 pour les plaques et JIS G4303 pour les barres. Toutes les désignations décrivent le même acier austénitique au molybdène stabilisé au titane, et les équivalents régionaux simplifient la certification et l'approvisionnement locaux.

Les applications typiques incluent les canalisations et les cuves soudées pour les procédés chimiques où la soudure ne peut pas être recuite ; matériel marin et équipement de surface offshore ; échangeurs de chaleur et condenseurs dans les centrales électriques ; réacteurs pharmaceutiques et biotechnologiques ; équipements de transformation des aliments avec cycles de nettoyage agressifs ; et les composants de four et d'échappement à haute température.

FAQ

Pourquoi le 316Ti est-il plus résistant à la corrosion que le 316 après soudage ?

Le titane lie le carbone avant le chrome, de sorte que les zones appauvries en chrome qui provoquent la corrosion intergranulaire ne se forment jamais. Les joints de grains conservent leur chrome et le film passif reste intact.

Comment la teneur en titane est-elle contrôlée ?

ASTM A240 exige du titane entre 5 x (C + N) minimum et 0,70 % maximum. Trop peu de titane laisse le carbone non lié ; une trop grande quantité forme des composés de titane cassants et diminue la ductilité.

Le 316Ti nécessite-t-il un recuit après soudage ?

Non, c’est la principale raison de ce choix. La stabilisation évite la sensibilisation dans la zone thermiquement affectée de la soudure, de sorte que l'ensemble soudé peut être mis en service directement.

Le 316Ti est-il adapté au service maritime ?

Oui, dans les mêmes limites que le 316 : les 2 à 3 % de molybdène résistent aux piqûres dans l'eau de mer et la stabilisation maintient les soudures saines. Pour une immersion continue sévère, envisagez des qualités duplex ou super-austénitiques.

Quelle est la différence entre le 316Ti et le 321 ?

321, UNS S32100, est la version stabilisée au titane du 304 et ne contient pas de molybdène. 316Ti ajoute le molybdène du 316, offrant une meilleure résistance aux piqûres et aux crevasses dans les chlorures ainsi que le même avantage de stabilisation.

Le 316Ti peut-il remplacer le 316L ?

Pour les constructions soudées dans la plage de sensibilisation, le 316Ti est souvent un meilleur choix que le 316L lors du soudage de sections épaisses ou lorsque le recuit après soudage n'est pas pratique. Là où une soudabilité maximale et le minimum de carbone sont la priorité, le 316L reste la norme.