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métallographiques

Nomenclature

La série AISI 4xx désigne les aciers inoxydables ferritiques et martensitiques. Le AISI 410 est l’acier inoxydable martensitique d’entrée de gamme (basic grade). Cet acier répond à la norme ASTM A276 selon certains états métallurgiques. Les désignations équivalentes sont X12Cr13 (1.4006), SUS410 et 12.5Cr(410).

Méthode d’élaboration

La barre cylindrique de 1 pouce de diamètre a été livrée à l’état recuit (de sphéroïdisation) et fini à froid (fiche Ac-24). La barre à l’état « recuit et fini à froid » a ensuite été soumise à un cycle de trempe selon les paramètres suivants :

1. Montée à 930 °C et maintien à cette température pendant 1 heure;
2. Refroidissement à l’air forcé (soufflé) jusqu’à 25 °C.

État métallurgique

L’état « trempé » n’est généralement pas un état terminal pour une application utilisant l’acier AISI 410. En effet, la trempe martensitique induit des contraintes mécaniques (d’origine thermique) rendant l’alliage fragile. Un revenu d’une durée de 2 à 4 heures (selon la section de la pièce) est généralement appliqué entre 260 °C et 650 °C. Lorsque les températures sont entre 260 °C et 375 °C, c’est davantage une réduction des contraintes internes sans changement significatif sur les propriétés mécaniques qui est visée. Entre 375 °C et 580 °C, l’alliage est fragilisé lors du revenu, et une diminution importante de la ténacité est notée (-50 % de diminution par rapport aux 75 joules obtenus avec un revenu à 260 °C). En pratique, cet intervalle de températures pour le revenu doit être évité. Au-delà de 600 °C et jusqu’à 700 °C, un double revenu est généralement appliqué pour augmenter la ténacité et la ductilité. Le deuxième revenu sera effectué en diminuant la température de revenu de 30 °C par rapport à la température fixée lors du premier revenu.

Remarques sur la composition chimique

Le AISI 410 possède une teneur en carbone maximale de 0,15 %. L’alliage contient une teneur en chrome de 11,6 %, ce qui représente une teneur minimale pour maintenir l’inoxydabilité.

Remarques sur la microstructure

Toutes les attaques chimiques révèlent la décarburation d’une profondeur d’environ 100 µm. Il n’est pas possible d’observer les joints de grains, mais l’orientation des plaquettes martensitiques permet de déduire leur localisation.

Avec l’attaque au Fry, la matrice est entièrement martensitique, et les petits carbures de chrome sphéroïdisés peuvent être observés.

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’état métallurgique « trempé » rend l’alliage dans son état le plus dur, mais lui confère une fragilité si élevée qu’elle limite son utilisation. Pour cette raison, l’état « trempé » n’est pas un état final, un revenu suit généralement la trempe. L’acier inoxydable AISI 410 à l’état « trempé suivi d’un revenu » possède une résistance mécanique très élevée jumelée à une bonne ténacité.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 220 grains (2 min.), 320 grains (2 min.), 500 grains (1 min.), 800 grains (1 min.);
2. Polissage avec particules diamantées : MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-DAC 3 µm (6 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry ou OP-S Non-Dry (1 min.) (finition optionnelle)

Fiches d’alliages associés

• Ac-24 Acier inoxydable AISI 410
• Ac-48 Acier inoxydable AISI 410

Applications possibles

Les aciers inoxydables martensitiques qui contiennent moins de carbone, comme le AISI 410, sont principalement destinés à des applications structurales où les principales caractéristiques recherchées sont la résistance mécanique, la soudabilité, la résistance à la corrosion et la formabilité.

L’acier inoxydable martensitique AISI 410 est sensible à la corrosion intergranulaire et doit être soudé avec soin afin d’éviter la précipitation du chrome avec le carbone aux joints de grains. Il possède une bonne résistance à la corrosion atmosphérique sèche, à l’eau douce et à tout autre environnement peu agressif. Ses caractéristiques mécaniques ainsi que sa résistance à la corrosion peuvent être améliorées par la trempe suivie d’un revenu.

Le AISI 410 est souvent utilisé de préférence au AISI 420 et au AISI 416, car sa soudabilité et sa résistance à la corrosion sont supérieures. Cependant, le AISI 420 possède des propriétés mécaniques supérieures en raison de sa teneur plus élevée en carbone. L’usinabilité du AISI 416 est supérieure à celle du AISI 410.

L’acier inoxydable AISI 410 peut être utilisé pour des applications jusqu’à 650 °C où la résistance à l’oxydation et à l’écaillage est requise.

Applications typiques : composants de turbines à vapeur et de pompes, essieux, arbres, composants pour les industries chimiques, pétrochimiques et pétrolières, composants pour l’industrie des pâtes et papiers, pièces de four fonctionnant sous 400 °C, ailettes de compression de turbine à gaz, valves, éléments de fixation (boulons, vis autotaraudeuse), canons de fusils.

Provenance/Fabrication

L’acier utilisé pour le traitement thermique est une barre de 1 pouce de diamètre produite par Acciaierie Valbruna, Italie, et manufacturée par Valbruna Stainless, Indiana, États-Unis.

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