Comment l’azote affecte-t-il l’acier inoxydable 316LN ?

316LN est la version d'ajout d'azote basée sur Acier 316L (0,06% ~ 0,08%), de sorte qu'il présente les mêmes caractéristiques que le 316L, a été utilisé dans la fabrication de composants structurels à haute température dans les réacteurs surgénérateurs rapides (FBRS). La réduction de la teneur en carbone réduit considérablement la susceptibilité à la fissuration par corrosion sous contrainte due au soudage dans des environnements corrosifs ultérieurs. Le fluage, la fatigue à faible cycle et l'interaction fluage-fatigue sont les considérations les plus importantes pour les composants FBRS. La résistance à haute température de Acier inoxydable 316L peut être amélioré en acier inoxydable 316 en alliant 0,06% ~ 0,08% N. L'influence d'une teneur en azote supérieure à 0,08% sur les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable 316L à haute température sera discutée dans cet article.

 

Composition chimique de l'acier inoxydable 316LN

fourneau	N	C	Mn	Cr	Mo	Ni	Si	S	P.	Fe
Normes	0.06-0.22	0.02-0.03	1.6-2.0	17-18	2.3-2.5	12.0-12.5	≤0,5	≤0,01	≤0,03	–
1	0.07	0.027	1,7	17.53	2.49	12.2	0.22	0.0055	0.013	–
2	0.11	0.033	1.78	17.63	2.51	12.27	0.21	0.0055	0.015	–
3	0.14	0.025	1.74	17.57	2.53	12.15	0.20	0.0041	0.017	–
4	0.22	0.028	1.70	17.57	2.54	12.36	0.20	0.0055	0.018	–

Ces quatre lots d'acier inoxydable 316LN avec une teneur en azote de 0,07%, 0,11%, 0,14% et 0,22% et une teneur en carbone de 0,03%, ont été testés pour étudier les effets de l'azote sur la traction, le fluage, la fatigue à faible cycle et le fluage. -propriétés de fatigue de l'acier inoxydable 316LN. Le but de cette expérience est de trouver la teneur optimale en azote pour obtenir la meilleure combinaison de propriétés de traction, de fluage et de fatigue à faible cycle. Les résultats expérimentaux montrent que l’azote peut améliorer la résistance à la traction, au fluage et à la fatigue des aciers inoxydables austénitiques. Les raisons de l'augmentation de la résistance comprennent l'amélioration de la solution, la réduction de l'énergie des défauts d'empilement (SFE), le durcissement par précipitation, la formation de composites (solutés interstitiels), la ségrégation atomique et le durcissement ordonné. En raison de leurs différentes propriétés d’échange électronique, l’azote dissous dans l’acier inoxydable austénitique a un volume d’expansion plus important que le carbone.

En plus de l'interaction élastique entre l'azote et la dislocation, l'interaction électrostatique des dislocations interstitielles influence également la résistance. Les noyaux de dislocation se caractérisent par l’absence d’électrons libres, ce qui signifie qu’ils ont une charge positive. Les atomes d'azote dans les aciers inoxydables austénitiques sont chargés négativement en raison de la position des électrons libres à proximité des atomes d'azote et de l'interaction électrostatique entre les dislocations et les atomes d'azote.

L'énergie de liaison effective entre l'atome d'azote et la dislocation augmente avec l'augmentation de la teneur en azote dans l'acier austénitique, mais la corrélation n'est pas évidente pour le carbone. Dans les aciers austénitiques, l'azote interstitiel interagit avec les éléments substituants et tend à former des compositions atomiques de substituants interstitiels. Le composé se lie facilement aux éléments à gauche de Fe dans le tableau périodique, tels que Mn, Cr, Ti et V. Il existe une forte corrélation entre les propriétés de liaison interatomique (c'est-à-dire l'orientation par rapport à la désorientation) et la proximité des éléments adjacents. atomes dans un système d’alliage à plusieurs composants. La liaison entre les atomes métalliques facilite l’ordre à courte portée, c’est-à-dire la liaison d’atomes de différents éléments. La polarisation interatomique facilite l'échange d'électrons covalents, la liaison entre atomes d'un même élément. Le carbone favorise l'agrégation des atomes de substitution dans la solution solide à base de fer, tandis que l'azote facilite l'ordonnancement à courte distance.

En général, la limite d'élasticité (YS) et la résistance à la traction ultime (UTS) de 316L L'acier inoxydable est considérablement amélioré par l'alliage d'azote 0,07% ~ 0,22%. L'augmentation de la résistance a été observée dans tous les tests dans la plage de températures de 300 ~ 1 123 K. Un vieillissement dynamique sous contrainte a été observé dans une plage de température limitée. La plage de température du vieillissement sous contrainte dynamique (DSA) diminue avec l'augmentation de la teneur en azote.