Comment souder l’acier inoxydable 17-4PH

Les aciers inoxydables à durcissement par précipitation, souvent désignés par un suffixe PH, sont des types d’aciers inoxydables qui tirent leur résistance des réactions de précipitation. Ils contiennent des éléments qui formeront de fins précipités lorsqu’ils seront traités thermiquement. Le durcissement de la plupart de ces aciers est également réalisé par la formation de martensite.

Ils sont regroupés en :

  1. martensitique,
  2. Semi-austénitique, et
  3. austénitique.

Le 17-4PH est un acier inoxydable martensitique trempé par précipitation ayant une résistance à la traction élevée, une résistance à la corrosion, une ténacité et une bonne usinabilité jusqu’à 600°F (316°C). Cette qualité est également disponible en type semi-austénitique, où il y a un léger changement dans la composition chimique comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

Spécification de livraison et composition chimique de l’acier 17-4PH

ASTM A693 (Grade 630 UNSS17400), AMS 5604

Les compositions nominales des grades 17-4PH sont données dans le tableau ci-dessous :

Type martensitique
CarboneSiliciumManganèsePhosphoreSoufreChromeNickelLe cuivreNiobium
0,071,001,000,0400,03015-17.503-53-5.015-.045
Type non martensitique
CarboneSiliciumManganèsePhosphoreSoufreChromeNickelAluminiumCu/Nb
0,091,001,000,0400,03016- 186,5-7,750,75-1,5000

Remarque : Les valeurs uniques sont le maximum autorisé.

Propriétés mécaniques vs conditions de traitement thermique :

Propriétés mécaniques de l’acier inoxydable 17-4PH en fonction du traitement de précipitation. Le tableau 2 montre les différentes températures de traitement de précipitation et leurs propriétés mécaniques correspondantes du matériau de qualité 17-3PH.

Comment souder l'acier inoxydable 17-4PH
Tableau 1 : Divers traitements thermiques pour l’inox 17-4PH

Microstructures en acier inoxydable 17-4PH laminé à chaud (type martensitique) et en acier inoxydable 17-7PH (type semi-austénitique)

Comment souder l'acier inoxydable 17-4PH

Considération de soudage 17-4PH :

  1. Lors du soudage des types 17-7PH, un apport de chaleur plus élevé est conseillé pour obtenir une dilution élevée. Ainsi, l’acier 17-7PH obtiendra une réponse de traitement thermique raisonnable en raison de la dilution du métal de base.
  2. Un arc court pendant le soudage doit être utilisé pour minimiser l’oxydation, la perte de chrome et l’absorption d’azote de l’atmosphère.

 Considération métallurgique 17-4PH :

S Température : 132°C (270°F),

f Température : 32°C (90°F)

Les aciers inoxydables martensitiques et semi-austénitiques à durcissement par précipitation se solidifient sous forme de ferrite primaire en mode FA ou F, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Diagramme Thermocalc® pseudobinaire pour 17-4PH
Diagramme Thermocalc® pseudobinaire pour 17-4PH

On peut voir qu’ils se solidifient tous en ferrite pratiquement à 100 %. La ferrite se transforme largement en austénite lors du refroidissement, mais il faut s’attendre à de la ferrite résiduelle dans la microstructure à température ambiante. Mais pendant le soudage, une grande partie de l’austénite se transformera en martensite.

Le soudage des aciers PH doit être effectué à l’état de solution avant que la précipitation n’ait lieu. Dans cet état, les aciers inoxydables martensitiques PH sont un peu durs mais toujours modérément ductiles. Parce que le métal de soudure

refroidit rapidement, pratiquement aucune précipitation ne se produit normalement dans le métal fondu, de sorte qu’à l’état brut de soudage, le métal fondu n’est pas différent du métal de base recuit en solution en termes de microstructure et de propriétés.

Consommables de soudage pour 17-4PH :

17-4PH peut être soudé avec succès en utilisant les procédés SMAW , GTAW et GMAW . L’électrode de type E630 qui correspond à la chimie des métaux de base de l’acier 17-4PH est recommandée pour le soudage des aciers inoxydables des types 17-4PH et 17-7PH. Le soudage doit être suivi d’un traitement thermique complet en solution et d’un vieillissement (traitement de précipitation).

Le tableau ci-dessous présente les combinaisons électrodes de soudage et fils d’apport :

La désignationNuméro UNSÉlectrode SMAWFil plein (GTAW/GMAW)Soudage dissemblable de 17-4PH à SS/CS
Types martensitiques Acier PH
17-4PH ou 15-5PHS17400/ S15500E630 (17-4PH) ou E30817-4PH ou ER308E/ ER309 ou E, ERR309 Cb
Types semi-austénitiques Acier PH
17-7PHS17700E630 (17-4PH) ou E30817-4PHE/ ER310, ENiCrFe-2 ou ERNiCr-3

 Tableau 2 : Consommables de soudage pour acier inoxydable 17-4PH/15-5PH

Préchauffage pour l’ acier 17-4PH soudage

Un préchauffage dans la plage de 150 à 200 degrés C est recommandé pour éviter tout problème de fissuration de la soudure.

PWHT après soudage :

les traitements de renforcement des aciers inoxydables PH peuvent être assez complexes et nécessitent un contrôle minutieux pour optimiser les propriétés. Les alliages martensitiques, après soudage, reçoivent généralement un seul PWHT dans la plage de 480 à 620°C (900 à 1150°F). Ce traitement thermique à la fois tempère la martensite et favorise le renforcement par précipitation. À des températures PWHT élevées [plus de 540 °C (1000 °F)], de l’austénite peut se reformer dans la structure finale.