Comparaison d’un acier 304L élaboré par compaction isostatique à chaud avec un acier 304L forgé
L’utilisation croissante de méthodes de fabrication par métallurgie des poudres, principalement grâce à la technologie de mise en forme « near net shape » mène à des réduction de coûts et de temps de fabrication, tout en assurant de bonnes propriétés en service et en améliorant l’inspectabilité. Dans cette étude, les propriétés de l’acier 304L élaboré par compaction isostatique à chaud sont comparées avec celles du même acier forgé. La poudre en acier 304L a été densifiée par Compaction Isostatique à Chaud (CIC ou HIP en anglais) pour fabriquer un tube et plusieurs plaques. La structure métallurgique et le comportement mécanique de ce matériau ont été caractérisés, ainsi que sa tenue en corrosion et sa soudabilité. Ce programme, même si il est orienté vers des applications réacteur nucléaire, a démontré que le matériau élaboré par métallurgie des poudres et CIC présente des caractéristiques mécaniques, métallurgiques et de soudabilité au moins aussi bonnes que les aciers forgés de la même nuance.
tableau 1 : Composition chimique (%poids) de la poudre et du solide compacté à chaud en acier inoxydable 304 L.
figure 1 : Blocs (à gauche) et tube (à droite) fabriqués par CIC. (a) Blocs fabriqués par CIC. (b) Tube (à droite) fabriqués par CIC. (c) Blocs fabriqués par CIC. (d) Tube fabriqué par CIC.
figure 2 : Microstructure à ¼ épaisseur du 304L CIC.
figure 3 : Propriétés mécaniques en traction comparées à 20 °C du 304L.
figure 4 : Propriétés mécaniques en traction comparées à 300 °C du 304L.
tableau 2 : Résultats de traction à 20°C du 304L CIC dans deux directions.
tableau 3 : Résultats de traction à 300 °C du 304L CIC dans deux directions.
tableau 4 : Résultats des essais de résilience Charpy.
figure 5 : Courant tension du 304L CIC et forgé.
figure 6 : État de surface des échantillons de 304L après essais de corrosion intergranulaire.
figure 7 : Tenue en fatigue de l’acier 304L compacté dans l’air à 300 °C. Comparé à la courbe moyenne de fatigue de l’ANL pour les aciers inoxydables austénitiques et des données sur le 304L forgé et laminé.
figure 8 : Vitesse de fissuration en fatigue à 320 °C sous air du 304L CIC.
figure 9 : Joint soudé TIG 304L/316L CIC par TIG orbital chanfrein étroit (TOCE).
figure 10 : Résultats des essais de traction sur joint soudé sens travers à 20 °C.
figure 11 : Résultats des essais Charpy sur joint soudé CIC côté 304L à 20 °C.
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