Traitements thermiques des aciers inoxydables

Les aciers inoxydables peuvent subir différents traitements thermiques.

Les traitements thermiques dits de qualité sont appliqués aux aciers inoxydables afin de leur conférer leurs propriétés d’usage : caractéristiques mécaniques ou résistance à la corrosion. Ces traitements de qualité sont pratiqués tard dans la gamme soit par le sidérurgiste, soit par l’utilisateur final de l’acier.

Les traitements assurant une bonne résistance à la corrosion ont tous pour but de rendre la teneur en chrome du métal la plus homogène possible en évitant toute précipitation de phases riches en chrome (carbonitrures de chrome, ou phases intermétalliques riches en chrome) et donc toute diminution de la teneur en chrome dans les zones avoisinantes. En effet, c’est le chrome qui assure l’inoxydabilité des aciers inoxydables, et une teneur en chrome supérieure à 10,5 % en tout point du métal est à cet égard indispensable. D’autre part, et même si la caractéristique première des aciers inoxydables est leur tenue à la corrosion, il convient de se rappeler qu’ils peuvent par traitement thermique approprié acquérir des caractéristiques mécaniques ou une dureté non négligeables, ce qui peut permettre des économies de matière, un allègement des structures, ou tout simplement l’aptitude à une utilisation donnée. En parallèle, il faut conserver une ductilité suffisante au métal compte-tenu de l’application. Pour certaines nuances, c’est une fragilisation que l’on cherche à éviter, ce qui interdit les maintiens dans certaines plages de température.

D'autres traitements impliquent une certaine déformation du métal et ne peuvent donc être mis en œuvre que lors d’une mise en forme : il s’agit alors de traitements thermomécaniques, pratiqués par le sidérurgiste. Ces traitements thermiques ou thermomécaniques sont évidemment différents selon la structure métallurgique recherchée à la température ambiante : ferritique, martensitique, austénitique, ou mixte (ferrito-martensitique ou austéno-ferritique). Les traitements sont donc présentés, dans cet article, en fonction des différentes familles d’aciers inoxydables.

Les traitements de détensionnement des contraintes ont des effets, tout au moins recherchés, plus mécaniques que métallurgiques.

Les traitements appliqués après soudage restaurent les propriétés du métal, en particulier en zone affectée par la chaleur.

Lors de l’exécution de ces divers traitements thermiques, il importe de prendre un certain nombre de précautions.

La nature du fluide caloporteur utilisé lors du traitement thermique ayant une incidence sur la composition chimique en peau de pièce (perte ou apport d’éléments chimiques), et donc sur les propriétés de surface de l’acier inoxydable, en particulier sa brillance, sa dureté et sa résistance à la corrosion, les atmosphères à utiliser lors des traitements thermiques varient en fonction des qualités souhaitées en surface de produit, et des défauts pouvant résulter d’atmosphères inadaptées.

Certaines conditions de traitement thermique portant sur le couple temps-température doivent être respectées afin d’éviter un grossissement de grain excessif, il s’agit ici de limiter le temps de traitement, tout en lui gardant une valeur suffisante pour atteindre son but, en général une dissolution de précipités.

Cet article qui passe en revue les aspects métallurgiques des divers traitements thermiques pratiqués sur aciers inoxydables permettra au lecteur de mieux choisir le traitement nécessaire et suffisant dans le cas de son application particulière ou de mieux comprendre le choix effectué par ses prédécesseurs.