Caractéristiques des aciers résistant à la chaleur
On qualifie de "résistant à la chaleur" les aciers qui présentent de bonnes propriétés mécaniques en cas de sollicitations thermiques à court et à long terme, et qui se caractérisent par une bonne résistance à l'action de gaz chauds issus de produits de combustion comme les sels ou les métaux fondus à des températures supérieures à 550°C. Leur résistance dépend toutefois grandement des conditions d'attaque et ne peut donc pas être caractérisée avec exactitude par des valeurs obtenues au moyen d'une procédure d'essai unique.
Les aciers inoxydables ou résistant à la chaleur sont constitués de manière à empêcher la diffusion de la calamine des éléments d'alliage dans la couche d'oxyde et à protéger ainsi l'acier contre une oxydation supplémentaire. C'est principalement les oxydes de l'élément d'alliage chrome qui permettent d'obtenir ce résultat. Le silicium et l'aluminium augmentent également la résistance à l'oxydation. On distingue les aciers ferritiques des Aciers austÉnitiques. Les aciers ferritiques et austéno-ferritiques sont aimantables, à l'inverse des Aciers austénitiques.
Aciers ferritiques
Leur élément principal chrome leur confère une structure ferritique stable. L'ajout d'éléments d'alliage tels que le silicium et l'aluminium, qui sont également ferritiques, augmente encore leur résistance à l'oxydation.
Ils présentent une grande résistance aux gaz sulfurés, mais leur résistance au fluage à des températures élevées est inférieure à celle des Aciers austÉnitiques résistant à la chaleur.
Des signes de fragilisation peuvent apparaître dans certaines plages de température. Ces fragilisations sont surtout actives après refroidissement à la température ambiante, c'est pourquoi il est recommandé d'éviter les sollicitations thermiques brutales, en cas de réparations par exemple.
Aciers austénitiques
En raison de leur teneur supplémentaire en nickel, ces aciers présentent une structure austénitique stable et se caractérisent par une forte résistance à la chaleur et une grande ténacité.
Leur tendance à la fragilisation est sensiblement inférieure à celle des aciers ferritiques.
La fragilisation apparaît très tardivement ou pas du tout après dépassement d'une température minimale.
Leur résistance à l'oxydation en atmosphère oxydante est très importante, mais ces aciers sont très sensibles aux gaz réducteurs contenant du soufre. Ils présentent une bonne déformabilité à froid et peuvent être soudés selon la plupart des procédés.
Aciers à base de nickel
Ces matériaux présentent une haute résistance à la corrosion, à l'érosion et à la cavitation. Ces alliages résistant aux fortes chaleurs résistent à la corrosion par gaz chauds et sont utilisables jusqu'à 1150°C. Les alliages à base de nickel sont utilisés dans les procédés calorimétriques et la construction de centrales électriques et d'installations industrielles. Leur haute teneur en nickel rend ces alliages sensibles aux gaz sulfurés, particulièrement dans des atmosphères non oxydantes. Les tubes construits dans ce matériau ne tendent pas à la fragilisation et supportent des efforts mécaniques importants pour de bonnes propriétés de résistance à la chaleur et aux hautes températures. Les alliages à base de nickel résistant à la chaleur peuvent être soudés selon tous les procédés conventionnels.