Qu'est-ce que l'acier inoxydable Duplex ?

L'acier inoxydable duplex est un type d'acier spécial qui doit son nom à son caractère unique. microstructure biphasée: il contient à la fois Austénitique et Ferritique Chaque phase cristalline représente environ 50%. Cette microstructure précise est à la base des performances élevées de l'acier inoxydable duplex. La phase ferritique offre une grande solidité et une résistance à la corrosion fissurante, tandis que la phase austénitique assure une ténacité et une ductilité excellentes. Cette combinaison parfaite permet à l'acier inoxydable duplex de surmonter les limites des aciers monophasés, ce qui en fait un matériau offrant à la fois solidité et résistance à la corrosion.

Cet article présente une vue d'ensemble des propriétés, des types et des applications de l'acier inoxydable duplex et répond aux questions les plus courantes.

Développement historique

Les origines de l'acier inoxydable duplex remontent aux années 1930 en Suède, où il a d'abord été développé pour résister à la corrosion par les chlorures dans l'industrie du papier sulfité. Toutefois, son application est restée limitée en raison des technologies de fusion de l'époque. Ce n'est que dans les années 1970, avec l'arrivée à maturité des technologies de fusion, que l'acier inoxydable a été développé pour résister à la corrosion par les chlorures. Décarburation à l'argon et à l'oxygène (AOD) C'est grâce à la technologie de fusion de l'acier que les chercheurs ont pu contrôler avec précision la teneur en carbone et en azote de l'acier. Cette avancée a permis de stabiliser le rapport entre l'austénite et la ferrite, ce qui a conduit à la production et à l'application à grande échelle de l'acier à haute teneur en carbone et en azote. 2205La deuxième génération d'aciers inoxydables duplex. Le développement ultérieur d'aciers inoxydables super duplex renforcés à l'azote (tels que les aciers 2507) dans les années 1980 ont permis d'étendre leur utilisation à des environnements encore plus sévères, ce qui en fait un matériau haute performance indispensable dans l'industrie moderne.

Microstructure

Il est composé de phases cristallines austénitiques et ferritiques, qui sont généralement disposées en bandes alternées ou en structures en forme d'îlots. La phase austénitique a une structure cubique à faces centrées (FCC), tandis que la phase ferritique a une structure cubique à corps centré (BCC). Cette double structure combine les avantages des deux phases cristallines : les joints de grains de la phase ferritique peuvent arrêter efficacement la propagation des fissures, offrant ainsi une grande solidité et une résistance à la corrosion fissurante sous contrainte. Parallèlement, la ténacité et la ductilité de la phase austénitique garantissent la fiabilité du matériau au cours de son traitement et de son utilisation.

Composition

Le tableau suivant indique la gamme typique des principaux éléments d'alliage pour les qualités duplex courantes.

Élément d'alliage	2205 (standard)	2507 (Super)	2101 (maigre)	32760 (Super)
Chrome (Cr)	22% – 23%	24% – 26%	21% – 22%	24% – 26%
Nickel (Ni)	4.5% – 6.5%	6% – 8%	1.5% – 2.5%	6% – 8%
Molybdène (Mo)	3% – 3.5%	3% – 5%	0.1% – 0.8%	3% – 4%
Azote (N)	0.14% – 0.20%	0.24% – 0.32%	0.20% – 0.25%	0.20% – 0.30%
Carbone (C)	≤0.030%	≤0.030%	≤0.030%	≤0.030%
Manganèse (Mn)	≤2%	≤1.2%	4% – 6%	–
Silicium (Si)	≤1%	≤0.8%	–	–
Phosphore (P)	≤0.03%	≤0.035%	–	–
Cuivre (Cu)	–	–	0.1% – 0.8%	0.5% – 1.0%
Tungstène (W)	–	–	–	0.5% – 1.0%

Performance

La structure unique de l'acier inoxydable duplex lui confère des performances supérieures, ce qui en fait un matériau de choix pour les applications exigeantes. Le tableau suivant détaille les propriétés spécifiques des nuances d'acier inoxydable duplex les plus courantes.

Propriété	2205 (Duplex standard)	2507 (Super Duplex)	2101 (Duplex maigre)	32760 (Super Duplex)
Résistance à la traction	620 - 880 MPa	800 - 1000 MPa	600 - 850 MPa	780 - 950 MPa
Limite d'élasticité	450 MPa minimum	550 MPa minimum	400 MPa minimum	550 MPa minimum
Résistance à la corrosion	Excellente résistance aux piqûres, aux crevasses et à la corrosion sous contrainte dans les environnements chlorés.	Résistance extrêmement élevée aux piqûres, aux crevasses et à la corrosion sous contrainte. Supérieure à celle du 2205.	Comparable au 304L dans de nombreux environnements, avec une résistance supérieure à la corrosion fissurante sous contrainte.	Résistance exceptionnelle à la corrosion et à l'érosion. Utilisé dans les environnements les plus agressifs.
Solidité	Bonne, en particulier à basse température jusqu'à -50°C.	Bonne, avec une résistance à la fragilisation.	Bon.	Excellent.

Types d'acier inoxydable duplex

L'acier inoxydable duplex n'est pas un matériau unique mais une famille de nuances, qui sont classées en différents types en fonction de leur teneur en alliages et de leurs performances.

• Acier Lean Duplex : Ces qualités réduisent la teneur en nickel coûteux et compensent en augmentant le manganèse et l'azote pour maintenir les performances. Un excellent exemple est 2101qui offre une solution rentable avec une bonne résistance à la corrosion, souvent utilisée dans des applications architecturales et structurelles.
• Acier Duplex standard : Représenté par 2205Il s'agit de la nuance la plus utilisée et la plus équilibrée, offrant une excellente combinaison de solidité et de résistance à la corrosion. C'est le choix idéal pour la plupart des applications.
• Acier super duplex : Des notes comme 2507 et 32760 contiennent des niveaux plus élevés de chrome, de molybdène et d'azote. Cela les rend extrêmement solides et résistants à la corrosion. Ils sont spécialement conçus pour les environnements les plus agressifs, tels que le dessalement de l'eau de mer et les milieux très acides.

Notes

Les aciers inoxydables duplex sont disponibles en différentes qualités en fonction de leur résistance à la corrosion et de leur niveau de résistance. Voici quelques nuances d'acier inoxydable duplex courantes et leurs applications :

Grade	Nom commun	Propriétés principales	Applications typiques
2205	Acier Duplex standard	Solidité et résistance à la corrosion équilibrées	Pétrole et gaz, génie chimique, génie maritime
2507	Acier super duplex	Extrêmement élevé résistance à la corrosion	Dessalement de l'eau de mer, environnements acides difficiles
2101	Acier duplex maigre	Rentable, bonne résistance à la corrosion	Construction, industrie légère
32760	Acier super duplex	Très grande solidité et résistance à la corrosion	Équipements de haute mer, échangeurs de chaleur

Questions relatives au soudage

Le soudage de l'acier inoxydable duplex est plus complexe que le soudage des aciers inoxydables monophasés. Le principal défi consiste à maintenir l'équilibre entre les phases austénitiques et ferritiques dans la soudure. Si le cycle thermique de soudage n'est pas correctement contrôlé, les problèmes suivants peuvent survenir :

• Déséquilibre de phase : La chaleur dégagée par le soudage peut affecter l'équilibre des phases dans le cordon de soudure et la zone affectée thermiquement. Un apport de chaleur excessif ou une vitesse de refroidissement rapide peuvent conduire à une teneur en ferritique trop élevée, ce qui sacrifie la ténacité et la résistance à la corrosion du matériau.
• Formation de phases délétères : Une exposition prolongée à certaines plages de température (par exemple, entre 800°C et 950°C) peut entraîner la formation de phases intermétalliques fragiles, telles que la phase sigma (phase σ). Ces phases délétères peuvent réduire considérablement la ténacité, la ductilité et la résistance à la corrosion du matériau.

Par conséquent, le soudage de l'acier inoxydable duplex exige un contrôle strict de l'apport de chaleur, de la température d'interpassage et de la vitesse de refroidissement. L'utilisation de matériaux d'apport spécialisés qui correspondent étroitement à la composition du métal de base est également essentielle pour garantir que le joint soudé conserve ses propriétés mécaniques supérieures et sa résistance à la corrosion.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre l'acier inoxydable duplex et l'acier inoxydable 316 ?

• Acier inoxydable 316 est un acier inoxydable austénitique dont la résistance mécanique et la résistance à la corrosion sont modérées, mais qui résiste mal à la corrosion fissurante sous contrainte.
• Acier inoxydable duplex (par exemple, 2205) a une résistance deux fois supérieure à celle du 316 et offre une bien meilleure résistance aux piqûres et à la corrosion fissurante sous contrainte dans les environnements chlorés.

Quel est l'équivalent de l'acier inoxydable duplex 2205 ?

Au niveau international, la norme ASTM pour le 2205 est la suivante S32205. Ses équivalents dans d'autres pays sont notamment le 022Cr22Ni5Mo3N et de l'UE 1.4462.

L'acier 304 est-il un acier inoxydable duplex ?

Non, Acier inoxydable 304 est un acier inoxydable austénitique classique, et sa microstructure est presque entièrement composée de la phase austénitique.

Quel est le prix par kilogramme de l'acier inoxydable duplex ?

Le prix de l'acier inoxydable duplex est généralement plus élevé Le prix de l'acier inoxydable est plus élevé que celui des aciers inoxydables courants (tels que 304 et 316), car sa composition contient des éléments plus coûteux tels que le chrome, le molybdène et le nickel. Le prix spécifique dépend de la qualité, de l'offre et de la demande du marché, de la forme du produit (feuilles, tuyaux, etc.) et du fournisseur.

Résumé

Grâce à sa combinaison supérieure de propriétés, l'acier inoxydable duplex offre des avantages inégalés pour relever des défis industriels complexes et exigeants. Il ne s'agit pas seulement d'un matériau, mais d'un témoignage du progrès de la technologie d'ingénierie moderne. Que vous recherchiez un matériau présentant à la fois une grande solidité et une excellente résistance à la corrosion, ou l'équilibre parfait entre rentabilité et performance, l'acier inoxydable duplex est un choix idéal qui mérite d'être pris en considération.

Si vous avez des besoins d'application pour l'acier inoxydable duplex ou si vous souhaitez des solutions personnalisées, n'hésitez pas à nous contacter pour une assistance et un service professionnels !