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UGI®347H / UGI®4550 : Acier Austénitique Stabilisé Nb pour Applications 450–850 °C

L'UGI®347H / UGI®4550 est un acier inoxydable austénitique stabilisé au niobium (Nb), spécialement conçu pour une utilisation à haute température (jusqu'à 850 °C). Il offre de meilleures propriétés mécaniques à haute température et une meilleure résistance à la corrosion intergranulaire que le 304/1.4301 lorsqu'il est utilisé entre 450 et 850 °C.

Microstructure : La microstructure de l'UGI®347H / UGI®4550 consiste en une matrice austénitique. Le niobium est présent sous forme de précipités de carbures ou de nitrures de niobium. Selon le diamètre, une ferrite résiduelle peut subsister.

Propriétés

Général

PropriétéValeur
Densité7,9 g/cm³

Mécaniques

PropriétéTempératureValeurCommentaire
Énergie de rupture Charpy, entaille V-196 °C80 Jmin.
Énergie de rupture Charpy, entaille V20 °C100 Jmin.
Module d'élasticité20 °C200 GPa
Module d'élasticité100 °C194 GPa
Module d'élasticité200 °C186 GPa
Module d'élasticité300 °C179 GPa
Module d'élasticité400 °C172 GPa
Module d'élasticité500 °C165 GPa
Allongement40 %min.
Dureté Brinell230max., HBW
Résistance à la traction540 - 740 MPa

Thermiques

PropriétéValeurCommentaire
Coefficient de dilatation thermique0,000016 1/K20 à 100 °C
Coefficient de dilatation thermique0,0000165 1/K20 à 200 °C
Coefficient de dilatation thermique0,000017 1/K20 à 300 °C
Coefficient de dilatation thermique0,0000175 1/K20 à 400 °C
Coefficient de dilatation thermique0,000018 1/K20 à 500 °C
Capacité thermique massique500 J/(kg·K)
Conductivité thermique15 W/(m·K)

Électriques

PropriétéValeur
Résistivité électrique7,3e-07 Ω·m

Composition chimique

ÉlémentTeneurCommentaire
Carbone0,04 - 0,06 %
Chrome17,0 - 19,0 %
Cuivre0,75 %max.
Manganèse0,5 - 2,0 %
Molybdène0,70 %max.
Nickel9,0 - 11,0 %
Niobium0,4 - 1,0 %max. & min: 10xC
Phosphore0,035 %max.
Silicium0,2 - 0,75 %
Soufre0,015 %max.

Propriétés technologiques

PropriétéDétails
Domaines d'application
  • Joints de dilatation et équipements pour l'industrie des procédés à haute température
  • Composants de chaudières et d'incinérateurs
  • Éléments de filtration à haute température
  • Pièces destinées à la partie chaude de la ligne d'échappement
  • Composants de moteurs d'avion
Formage à froid

Étirage – Profilage – Formage

L'UGI®347H / UGI®4550 est apte à la transformation par les procédés habituels de travail à froid, comme la majorité des aciers inoxydables austénitiques. Il peut être facilement étiré et filé jusqu'à une réduction de section significative de 80 %.

Emboutissage à froid

Grâce à la présence de niobium, l'UGI®347H possède une structure à grain fin qui le rend particulièrement apte à l'emboutissage à froid ou à chaud. Sa structure fine et régulière permet d'obtenir une déformation uniforme lors de l'emboutissage à froid.

Propriétés de corrosion

L'UGI®347H présente une excellente résistance à la corrosion intergranulaire, supérieure à celle du 1.4301 (AISI 304), il est particulièrement adapté aux applications dans la plage de température entre 450 °C et 850 °C.

Corrosion localisée

Corrosion par piqûres : Des essais de mesure du potentiel de piqûre sont réalisés en laboratoire dans un environnement NaCl 5 % (50 g/L, 0,86 M) à pH 6,6 et 35 °C, selon la norme ISO 15158. Le potentiel de piqûre de l'UGI®347H est similaire à celui d'un acier austénitique standard (pour fil machine de 5 mm de diamètre dans le sens longitudinal) :

NuancesPotentiel de piqûre selon ISO 15158
UGI®347H240 ± 20 mV/ECS
Cr = 18 % ; Ni = 9 % ; S = 60 ppm
1.4301
220 ± 5 mV/ECS

Corrosion intergranulaire : Du fait de la présence de niobium, le risque de sensibilisation à la corrosion intergranulaire est significativement réduit par rapport aux aciers austénitiques standard 1.4301 ; sa température maximale d'utilisation en air sec est de 850 °C, mais elle diminue en présence de composés corrosifs dans l'air, tels que la vapeur d'eau ou les composés soufrés.

Corrosion sous contrainte : Comme pour la famille des austénitiques standard 1.4301 / 1.4307, l'UGI®347H est sensible à la corrosion sous contrainte causée par les ions chlorure à partir d'environ 50 °C.

Usinabilité générale

Tournage

L'usinabilité de l'UGI®347H / UGI®4550 est similaire à celle d'un acier 304 / 1.4301 à faible teneur en soufre. En termes d'usure d'outil, par rapport à un acier 304 / 1.4301 à faible S, les conditions de coupe (vitesse et/ou avance) de l'UGI®347H / UGI®4550 doivent être réduites d'environ 10 à 15 % pour maintenir la même durée de vie utile de l'outil. En termes de cassabilité des copeaux, l'UGI®347H / UGI®4550 est très similaire à un 304 / 1.4301 à faible S.

Traitement thermique

Recuit de solution

Ce traitement thermique consiste à maintenir une température élevée entre 1000 et 1100 °C, suivie d'un refroidissement à l'air ou à l'eau. Ce traitement, appelé recuit de solution, élimine toute trace de durcissement, tout en donnant à l'acier son niveau le plus bas de propriétés mécaniques.

Stabilisation

Un traitement dit de stabilisation peut être effectué en précipitant complètement le carbone et l'azote sous forme de Nb(C,N), par exemple pour le soudage. Cela permet d'améliorer la résistance à la corrosion intergranulaire. Le traitement peut être réalisé entre 815 °C et 870 °C pendant au minimum 5 minutes par mm d'épaisseur, suivi d'un refroidissement au four ou à l'air (recommandation norme ASTM A182).

Formage à chaud

Forgage

L'UGI®347H / UGI®4550 peut être forgé sans précautions particulières. Une température de chauffe entre 1150 °C et 1250 °C et une température de fin de forgeage, de préférence supérieure à 950 °C, sont recommandées. Comme pour tous les aciers inoxydables austénitiques, la force nécessaire pour déformer le métal est élevée (bien supérieure à celle requise pour les aciers au carbone).

Les composants peuvent être refroidis à l'air ou à l'eau.

Autres

Produits disponibles :

ProduitFormeFinitionToléranceDimension
BarreRondÉbauché décalaminé12 à 1322 à 130 mm
RondTourné poli9 à 1122 à 130 mm
RondÉtiiré8 à 91,8 à 55 mm
RondRectifié6 à 91,5 à 80 mm
HexagonalÉtiiré113 à 55 mm
Fil machineRondDécapé5,0 à 32 mm
Fil étiréRondNon poli0,5 à 16 mm
ProfilBrillant2 à 70 mm²

Autres : contacter également le fournisseur

Soudage

Comme pour de nombreuses nuances austénitiques, il n'y a pas de difficulté particulière pour souder l'UGI®347H / UGI®4550 par la plupart des procédés de soudage à l'arc (avec ou sans métal d'apport) : soudage par résistance, faisceau d'électrons, friction, faisceau LASER, etc. Le soudage oxyacétylénique n'est pas recommandé.

Si un métal d'apport est requis, un produit d'apport homogène à l'UGI®347H / UGI®4550, c'est-à-dire UGIWELD™ 347 (TIG/EE) ou 347M (MIG), doit être utilisé, ce qui conférera à la zone de métal fondu les mêmes qualités de résistance à la corrosion que celles de l'UGI®347H / UGI®4550.

Dans le cas de soudage MIG ou TIG, le gaz de protection à base d'argon (qui peut être partiellement remplacé par de l'hélium) ne doit pas contenir d'azote, sinon il y a un risque que la zone de métal fondu ne soit plus stabilisée au Nb et perde sa résistance à la corrosion intergranulaire lorsque les assemblages obtenus sont utilisés à haute température.

Un traitement thermique de précipitation de carbonitrure de niobium est recommandé (environ 850 °C : voir la section « Stabilisation » ci-dessus) pour les zones soudées lorsque les assemblages sont utilisés à haute température.

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