Acier DIN 17240 X8CrNiMoBNb16-16 – Austenitique Trempé, Revenu et Vieilli pour Haute Température
Acier X8CrNiMoBNb16-16 : Alliage Austénitique Renforcé au Bore pour Service Extrême
L'acier DIN 17240 X8CrNiMoBNb16-16 est un acier inoxydable austénitique allié au bore, niobium et molybdène, conçu pour combiner haute résistance à chaud (jusqu'à 650 °C), excellente résistance à l'oxydation (jusqu'à 750 °C) et propriétés d'absorption neutronique. Son traitement thermomécanique (écrouissage à chaud + vieillissement) précipite des carbures et nitrures fins (NbC, NbN) et exploite le bore pour renforcer les joints de grains, améliorant la tenue au fluage et la résistance à la relaxation. Applications : vis, écrous, arbres, broches, soupapes dans turbines à vapeur/gaz, industrie chimique, et fabrication de réacteurs nucléaires (absorption neutronique du bore).
Composition Chimique (en % masse)
| Élément | Teneur |
|---|
| Carbone (C) | 0,04 – 0,10 |
| Chrome (Cr) | 15,5 – 17,5 |
| Nickel (Ni) | 15,5 – 17,5 |
| Molybdène (Mo) | 1,6 – 2,0 |
| Niobium (Nb) | 0,15 – 0,50 (typique, non listé mais implicite par grade) |
| Bore (B) | 0,001 – 0,005 (effet joint de grain) |
| Manganèse (Mn) | 1,50 |
| Silicium (Si) | 0,3 – 0,6 |
| Phosphore (P) | ≤ 0,05 |
| Soufre (S) | ≤ 0,03 |
Propriétés Physiques Générales
| Propriété | Température | Valeur |
|---|
| Densité | 20 °C | 7,97 – 8,01 g/cm³ |
| Point de fusion | – | 1230 – 1480 °C (typique austénitique) |
| Température max. service continu | – | 0 – 750 °C |
Propriétés Mécaniques (État Écroui à Chaud + Vieilli)
| Propriété | Température | Valeur |
|---|
| Module d'élasticité (E) | -100 °C | 206 GPa |
| 20 °C | 196 – 197,6 GPa |
| 100 °C | 190 – 192 GPa |
| 200 °C | 182 – 186 GPa |
| 300 °C | 174 – 181 GPa |
| 400 °C | 166 – 174 GPa |
| 500 °C | 158 – 165 GPa |
| 600 °C | 150 – 157 GPa |
| 700 °C | 142 – 147 GPa |
| 800 °C | 134 GPa |
| Limite d'élasticité Rp0,2 | 20 °C | 500 MPa |
| 200 °C | 432 MPa |
| 250 °C | 412 MPa |
| 300 °C | 393 MPa |
| 350 °C | 372 MPa |
| 400 °C | 353 MPa |
| 450 °C | 334 MPa |
| 500 °C | 314 MPa |
| 550 °C | 284 MPa |
| 600 °C | 255 MPa |
| 650 °C | 206 MPa |
| Résistance à la traction (Rm) | 20 °C | 650 – 850 MPa |
| Allongement (A) | 20 °C | 16 % |
| Réduction de section (Z) | 20 °C | 40 % |
| Coefficient de Poisson (ν) | 20 °C | 0,28 |
| Module de cisaillement (G) | 20 °C | 77,3 GPa |
Propriétés Thermiques
| Propriété | Température | Valeur |
|---|
| Conductivité thermique (λ) | 20 °C | 13,5 – 15,0 W/(m·K) |
| 100 °C | 14,9 – 20,0 W/(m·K) |
| 200 °C | 16,7 – 20,0 W/(m·K) |
| 300 °C | 18,3 – 19,0 W/(m·K) |
| 400 °C | 19,0 – 19,8 W/(m·K) |
| 500 °C | 21,0 – 21,3 W/(m·K) |
| 600 °C | 22,0 – 22,7 W/(m·K) |
| 700 °C | 24,0 – 24,2 W/(m·K) |
| 800 °C | 25,0 – 25,6 W/(m·K) |
| Diffusivité thermique (α) | 20 °C | 3,6 mm²/s |
| 100 °C | 3,7 mm²/s |
| 200 °C | 4,0 mm²/s |
| 300 °C | 4,4 mm²/s |
| 400 °C | 4,6 mm²/s |
| 500 °C | 4,7 mm²/s |
| 600 °C | 4,9 mm²/s |
| 700 °C | 5,2 mm²/s |
| 800 °C | 5,5 mm²/s |
| Capacité thermique massique (cp) | -100 °C | 440 J/(kg·K) |
| 20 °C | 460 – 472 J/(kg·K) |
| 100 °C | 487 J/(kg·K) |
| 200 °C | 503 J/(kg·K) |
| 300 °C | 512 J/(kg·K) |
| 400 °C | 520 J/(kg·K) |
| 500 °C | 530 J/(kg·K) |
| 600 °C | 541 J/(kg·K) |
| 700 °C | 551 J/(kg·K) |
| 800 °C | 559 J/(kg·K) |
| 900 °C | 565 J/(kg·K) |
| 1000 °C | 571 J/(kg·K) |
| Coefficient de dilatation thermique (α) | -100 °C | 1,49 × 10⁻⁵ 1/K |
| 20 °C | 1,61 × 10⁻⁵ 1/K |
| 100 °C | 1,67 – 1,76 × 10⁻⁵ 1/K |
| 200 °C | 1,72 – 1,77 × 10⁻⁵ 1/K |
| 300 °C | 1,77 – 1,79 × 10⁻⁵ 1/K |
| 400 °C | 1,79 – 1,81 × 10⁻⁵ 1/K |
| 500 °C | 1,79 – 1,84 × 10⁻⁵ 1/K |
| 600 °C | 1,81 – 1,88 × 10⁻⁵ 1/K |
| 700 °C | 1,83 – 1,91 × 10⁻⁵ 1/K |
| 800 °C | 1,86 – 1,94 × 10⁻⁵ 1/K |
| 900 °C | 1,97 × 10⁻⁵ 1/K |
| 1000 °C | 2,00 × 10⁻⁵ 1/K |
Propriétés Électriques
| Propriété | Température | Valeur |
|---|
| Résistivité électrique (ρ) | 20 °C | 7,75 – 8,50 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 100 °C | 8,42 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 200 °C | 9,04 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 300 °C | 9,62 × 10⁻⁷ Ω·m |
| 400 °C | 1,01 × 10⁻⁶ Ω·m |
| 500 °C | 1,06 × 10⁻⁶ Ω·m |
| 600 °C | 1,10 × 10⁻⁶ Ω·m |
| 700 °C | 1,13 × 10⁻⁶ Ω·m |
| 800 °C | 1,16 × 10⁻⁶ Ω·m |
Traitement Thermomécanique & Vieillissement
- Solution : 1050 – 1150 °C, refroidissement rapide (eau/air forcé) pour dissoudre les précipités.
- Écrouissage à chaud : Déformation 15 – 30 % à 700 – 900 °C pour introduire des sites de nucléation.
- Vieillissement (précipitation) : 650 – 750 °C / 10 – 50 h selon épaisseur → précipitation fine de Nb(C,N) et borures aux joints de grains.
Applications Types
- Fixations haute température (vis, écrous, goujons) pour turbines vapeur/gaz jusqu'à 650 °C.
- Arbres, broches, soupapes, pièces chargées en industrie chimique (corrosion + chaleur).
- Composants de réacteurs nucléaires : le bore (¹⁰B) assure l'absorption neutronique (contrôle réactivité, blindage).
- Échangeurs de chaleur, collecteurs, brides en milieu oxydant/corrosif à chaud.
Normes & Désignations Proches
- DIN / EN : 1.4986 / X8CrNiMoBNb16-16
- ASTM : Proche A453 Grade 660 (mais avec B + Nb)
- Autres : SEW 470, VdTÜV 418, RCC-M RX06
