Contrôle de la fusion et des alliages (Prévention de la corrosion intergranulaire)
Contrôle strict de la composition chimique : l’acier inoxydable austénitique est très sensible à sa teneur en chrome (Cr) et en nickel (Ni). Lors du processus de coulée, le chrome est susceptible de s’oxyder sous l’effet des hautes températures, ce qui exige un ajustement précis avant la coulée.
Contrôle de la teneur en silicium : Une augmentation modérée de la teneur en silicium peut améliorer la fluidité de l’acier en fusion, ce qui est crucial pour les turbines de formes complexes. Cependant, des niveaux excessifs peuvent entraîner une fragilisation à chaud.
Désoxydation et raffinage : L’acier inoxydable austénitique est très sensible à l’absorption de gaz ; il est donc essentiel de veiller à ce que le revêtement du four soit sec et d’utiliser des agents de raffinage de haute qualité pour éviter la formation de pores gazeux en forme de nid d’abeille à l’intérieur des pièces moulées.
2. Défis particuliers liés aux procédés de fonderie
Le retrait linéaire est important : le taux de retrait linéaire de l'acier austénitique (environ 2,0 % à 2,5 %) est beaucoup plus élevé que celui de l'acier au carbone ordinaire.
Conséquences : Si le retrait n'est pas suffisant, les dimensions de la pièce moulée dépasseront inévitablement la tolérance ; et des fissures risquent fortement d'apparaître pendant le refroidissement.
Contre-mesure : Lors de la fabrication du modèle, le coefficient de retrait doit être majoré. De plus, des nervures de renfort doivent être ajoutées aux angles de la pièce moulée et retirées après démoulage afin d’éviter les fissures.
Faible fluidité (remplissage difficile) : L’acier inoxydable austénitique présente une viscosité élevée et une fluidité inférieure à celle de l’acier au carbone.
Contre-mesure :
Augmenter la température de coulée : généralement de 20 à 50 °C de plus que celle de l'acier au carbone.
La vitesse de versement doit être rapide : respectez le principe de versement rapide pour éviter les arrêts à froid en cours de processus.
Système d'évacuation des gaz de qualité : Le moule en sable doit présenter une bonne perméabilité. Il est recommandé d'utiliser un sable imprégné de résine et d'éviter le sable argileux ordinaire, car l'acier austénitique est très sensible à la formation de micro-perforations dans le sable humide.
3. Traitement thermique (le "sould" des pièces moulées austénitiques)
Les pièces moulées austénitiques doivent subir un traitement de mise en solution après le moulage et ne peuvent pas être utilisées directement.
Traitement en solution (1050°C - 1150°C) :
Objectif : Éliminer les contraintes de coulée, assurer une répartition uniforme des éléments d'alliage et, surtout, dissoudre les carbures en mettant en solution solide le carbone dans la matrice austénitique, afin d'obtenir une résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques optimales.
Refroidissement : Une trempe rapide à l’eau est essentielle. Si la vitesse de refroidissement est trop lente, des carbures peuvent précipiter, ce qui entraîne une perte de résistance à la corrosion de l’acier inoxydable et peut même provoquer une corrosion intergranulaire sévère.
4. Points communs "crash"
Adhérence et rugosité du sable : La fonte d'acier austénitique présente une forte érosion chimique sur les moules en sable à haute température.
Solution : Le revêtement doit être composé de poudre de zircon de haute qualité ou d’un revêtement à base de magnésie. Les revêtements en poudre de quartz ordinaires ont tendance à adhérer à la surface en raison de la réaction chimique lors du moulage de l’acier inoxydable, ce qui rend leur nettoyage efficace impossible.
Fissuration à chaud : L'acier austénitique présente une résistance extrêmement faible et un retrait important lors de la phase finale de solidification.
Suggestion : Dans la conception des moules en sable, il est essentiel de contrôler la limite d'élasticité du sable (rendre le moule en sable plus mou) afin d'éviter que la pièce moulée ne soit bloquée par le moule en sable lors de la contraction, ce qui pourrait entraîner des fissures.