Choix de l'acier inoxydable pour les applications à haute température

Aujourd'hui, la plupart des applications de fabrication utilisent des fours chauds pour terminer la manipulation des composants métalliques. Qu'il s'agisse de recuit, de revêtement en poudre moucheté à chaud ou de fumigation, quel que soit le processus, l'exposition continue à des températures similaires à celles d'un four est très générale. Cela devient généralement difficile car le panier utilisé pour maintenir ces pièces à travers les fours surchauffés sera exposé à ces températures elles-mêmes.

Les paniers utilisés pour transporter des composants qui traversent des températures élevées doivent être fabriqués à partir de matériaux pouvant résister à des températures élevées. Presque toutes les nuances d'aciers inoxydables sont résistantes aux températures élevées, alors quelle nuance d'acier inoxydable sera la plus appropriée pour les applications à haute température ?

La réponse est basée sur la durée pendant laquelle le panier sera exposé aux températures élevées ainsi qu'à la température précise que l'application atteindra, c'est pourquoi de nombreux alliages métalliques spécifient une utilisation à la fois intermittente et continue.

Températures de service des grades SS

Lors de la définition d'un métal pour une application de four particulière, il est important de comprendre si l'alliage va être exposé aux températures pendant quelques secondes, quelques minutes ou une heure ou plus. Si le panier est exposé pendant une courte période interrompue par le retrait du four pour le refroidir, on parle d'exposition intermittente, tandis que s'il est exposé pendant une longue période, on parle d'exposition continue.

Selon que l'exposition est continue ou intermittente, un alliage métallique aura des tolérances différentes pour l'exposition à des températures élevées. Voici quelques exemples de limites de température continues et intermittentes de l'acier inoxydable :

Niveau SS Continu Intermittent 3041 700 degrés F/ (925 degrés C) 1 600 degrés F/(870 degrés C) 3092 000 degrés F/(1 095 degrés C) 1 800 degrés F/ (980 degrés C) 3102 100 degrés F/ (1 150 degrés C ) 1 900 degrés F/ (1 025 degrés C) 3 161 700 degrés F/(925 degrés C) 1 600 degrés F/ (870 degrés C) 4101 300 degrés F/ (705 degrés C) 1 500 degrés F/ (815 degrés C) 4201 150 degrés F/ (620 degrés C) 1 350 degrés F/ (735 degrés C) 4 301 500 degrés F/ (815 degrés C) 1 600 degrés F/ (870 degrés C)

Les alliages d'acier inoxydable de la série 300 sont particulièrement suggérés car leurs limites de température d'utilisation maximales continues sont supérieures à leurs limites de température d'utilisation périodiques et intermittentes. Il est naturellement supposé qu'il y aurait moins de stress sur celui-ci lorsque le métal est exposé à des températures élevées pendant une durée plus courte qu'une exposition plus longue.

Cependant, un « cyclage thermique » se produit lorsqu'un processus d'exposition intermittente au four est utilisé. La commutation rapide entre les températures extrêmes provoque une contrainte sur le métal.

Le métal se dilate en se réchauffant et peut ensuite se contracter en se refroidissant. Le métal peut former des fissures sur leurs surfaces, une sorte de matériau écailleux fait de fer et d'oxyde de fer, remplaçant la couche externe.

Lorsqu'il est constamment commuté entre des températures extrêmes, l'intérieur du métal se dilate ou se rétrécit à une fréquence et la fissure à la surface à une autre. La commutation entre les températures extrêmes entraîne la rupture du métal, couche par couche jusqu'à ce qu'il tombe enfin en panne.

Photo de :Jason Leung sur Unsplash