acier inoxydable aisi 316l poudre est un matériau très polyvalent utilisé dans diverses industries pour son excellente résistance à la corrosion, ses propriétés mécaniques et sa soudabilité. Cet article présente une vue d'ensemble de la poudre d'acier inoxydable 316L, couvrant ses propriétés, ses méthodes de production, ses applications, ses fournisseurs, ses coûts, son installation, son fonctionnement et sa maintenance.
Aperçu des poudres d'acier inoxydable aisi 316l
La poudre d'acier inoxydable 316L est une variante de l'acier inoxydable 316 qui contient une faible teneur en carbone afin de minimiser la précipitation de carbure pendant le soudage. Le ‘L’ ; indique la faible teneur en carbone par rapport à l'acier 316 standard. La composition est indiquée ci-dessous :
Tableau 1 : Composition chimique de la poudre d'acier inoxydable 316L
| Élément | Poids (%) |
|---|---|
| Fer (Fe) | Balance |
| Chrome (Cr) | 16-18 |
| Nickel (Ni) | 10-14 |
| Molybdène (Mo) | 2-3 |
| Manganèse (Mn) | ≤ 2 |
| Silicium (Si) | ≤ 1 |
| Carbone (C) | ≤ 0.03 |
| Phosphore (P) | ≤ 0.045 |
| Soufre (S) | ≤ 0.03 |
| Azote (N) | ≤ 0.1 |
Les principales caractéristiques de l'acier inoxydable 316L sont les suivantes :
- Excellente résistance à la corrosion comparable à celle de l'acier 316
- Amélioration de la soudabilité et réduction des effets de sensibilisation
- Peut être facilement soudé sans préchauffage
- Résiste à la corrosion par piqûres et par crevasses dans les environnements difficiles
- Résistance élevée et maintien de la dureté à des températures élevées
- Facilement transformable en diverses pièces par métallurgie des poudres
- Structure austénitique non magnétique
La poudre 316L offre les mêmes avantages que l'alliage 316L en vrac sous forme de poudre adaptée à la fabrication additive ou à la production de pièces par métallurgie des poudres. La morphologie fine de la poudre permet de produire des composants complexes de forme nette sans usinage important.
Tableau 2 : Propriétés physiques de la poudre d'acier inoxydable 316L
| Propriétés | Unité | 316L SS |
|---|---|---|
| Densité | g/cm3 | 7.9 |
| Point de fusion | °C | 1375-1400 |
| Conductivité thermique | W/m-K | 16.3 |
| Résistivité électrique | μΩ-cm | 72 |
| Module d'élasticité | GPa | 193 |
| Poisson’s ratio | – | 0.30 |
| Capacité thermique spécifique | J/g-°C | 0.50 |
Méthodes de production de poudre d'acier inoxydable aisi 316l
La poudre d'acier inoxydable 316L peut être produite selon les méthodes suivantes :
Tableau 3 : Méthodes de production de la poudre d'acier inoxydable 316L
| Méthode | Description | Caractéristiques |
|---|---|---|
| atomisation du gaz | L'acier en fusion est brisé en fines gouttelettes et rapidement solidifié par un gaz inerte. | Poudre sphérique, bonne fluidité, haute pureté |
| Vaporisation de l'eau | Jet d'acier fondu brisé en gouttelettes par un jet d'eau à haute pression | Poudre irrégulière, teneur élevée en oxygène |
| Atomisation par plasma | Jet d'acier fondu atomisé en gouttelettes plus fines par une torche à plasma | Poudre sphérique très fine, compositions alliées |
| Alliage mécanique | Poudres élémentaires/préalliées broyées pour obtenir la composition de l'alliage | Poudre irrégulière, risque de contamination |
| Électrolyse | Procédé électrolytique aqueux pour le dépôt de poudre d'alliage | Poudre dendritique, haute pureté |
| Moulage par injection de métal | Poudres fines mélangées à des liants et moulées par injection | Contrôle de la forme et de la taille |
L'atomisation au gaz est préférée pour les applications de fabrication additive en raison de la morphologie sphérique et de la surface lisse des poudres. Les méthodes d'alliage mécanique et d'électrolyse permettent de produire des compositions d'alliage personnalisées. La méthode de production des poudres contrôle des caractéristiques telles que la forme des particules, la distribution des tailles, la fluidité, la pureté et la microstructure.
Applications de la poudre d'acier inoxydable aisi 316l
Les principales applications de la poudre d'acier inoxydable 316L sont les suivantes :
Tableau 4 : Applications de la poudre d'acier inoxydable 316L
| L'industrie | Applications |
|---|---|
| Aérospatiale | Composants du moteur, raccords, fixations, supports |
| Automobile | Soupapes, pistons, composants d'échappement, colliers, ressorts |
| Chimique | Tuyaux, cuves, pompes, vannes, brides, raccords |
| Pétrole et gaz | Outils de fond de puits, tiges de forage, pièces pour têtes de puits, arbres de Noël |
| Médical & ; dentaire | Implants, instruments chirurgicaux, prothèses |
| Transformation des aliments | Réservoirs, tubes, vannes, raccords, fixations |
| Marine | Arbres d'hélices, pièces de moteurs diesel, équipement de pont |
| Fabrication additive | Production de pièces pour l'aérospatiale, l'automobile et le secteur médical |
Les principaux facteurs d'utilisation de la poudre 316L sont la résistance à la corrosion, la capacité à supporter une exposition prolongée aux acides, aux solvants, aux sels ou aux chlorures, la stabilité à haute température et la biocompatibilité pour les implants et les dispositifs médicaux. Les composants fabriqués à l'aide de la métallurgie des poudres 316L ont également des propriétés isotropes, contrairement aux alliages corroyés ou coulés.
Spécifications pour l'acier inoxydable aisi 316l en poudre
La poudre 316L utilisée dans diverses applications doit être conforme aux spécifications de matériau et de processus ci-dessous :
Tableau 5 : Spécifications de la poudre d'acier inoxydable 316L
| Paramètres | Spécifications |
|---|---|
| Nuance d'alliage | 316L selon ASTM A240 |
| Forme des particules | Principalement sphérique |
| Taille des particules | 15-45 microns |
| Densité apparente | > ; 90% de la densité théorique |
| Densité du robinet | ≥ 4 g/cm3 |
| Débit | ≤ 25 s/50 g |
| Teneur en carbone | ≤ 0,03 % en poids |
| Teneur en oxygène | ≤ 0,1 % en poids |
| Teneur en azote | ≤ 0,1 % en poids |
| Teneur en hydrogène | ≤ 0,015 wt% |
| Oxyde de surface | Fine couche de passivation |
| Microstructure | Austénitique, grains équiaxes |
La distribution de la taille des particules dépend de la méthode d'application prévue, comme la fusion laser sur lit de poudre, le jet de liant ou le moulage par injection de métal. Les particules plus fines permettent une plus grande résolution mais une moins bonne fluidité.
Considérations relatives à la conception des poudres d'acier inoxydable aisi 316l
Divers facteurs de conception doivent être pris en compte lors de la conception de composants à partir de poudre 316L :
Tableau 6 : Considérations relatives à la conception des composants en poudre 316L
| Paramètres | Recommendations |
|---|---|
| Epaisseur de la paroi | ≥ 1 mm pour l'AM par laser |
| Finition de la surface | En fonction du processus d'AM, il peut être nécessaire de procéder à un usinage ultérieur. |
| Tolérances | ± 0,1-0,3 % avec l'AM, plus élevé pour la métallurgie des poudres |
| Orientation | La direction de la construction peut affecter les propriétés |
| Soutien | Obligatoire en AM, minimiser les surplombs |
| Caractéristiques du trou | ≥ 1 mm de diamètre, éviter les trous borgnes |
| Canaux internes | Largeur ≥ 1 mm, éviter les longues portées non soutenues |
| Texte gaufré/gravé | Hauteur ≥ 1 mm, éviter les détails fins |
| Angles vifs | Rond avec un rayon de 1 mm |
La conception du composant doit tenir compte des limites du processus spécifique de fabrication additive à utiliser et faciliter le post-traitement comme le pressage isostatique à chaud, le traitement thermique, la finition de surface, etc. Les optimisations de la conception telles que les treillis, l'allègement et les consolidations doivent également être évaluées.
Fournisseurs et coûts de l'acier inoxydable aisi 316l en poudre
Parmi les principaux fournisseurs mondiaux de poudre d'acier inoxydable 316L, on peut citer
Tableau 7 : Fournisseurs de poudre d'acier inoxydable 316L
| Entreprise | Localisation | Méthodes de production |
|---|---|---|
| Sandvik | Suède | atomisation du gaz |
| Technologie des charpentiers | ÉTATS-UNIS | atomisation du gaz |
| Praxair | ÉTATS-UNIS | atomisation du gaz |
| Höganäs | Suède | Vaporisation de l'eau |
| Poudre CNPC | Chine | atomisation du gaz |
Tableau 8 : Gamme de prix des poudres d'acier inoxydable 316L
| Qualité de la poudre | Taille des particules | Fourchette de prix |
|---|---|---|
| 316L | 15-45 microns | 50-120 $/kg |
| Atomisation plasma 316L | 15-45 microns | 80-250 $/kg |
| Gaz atomisé 316L | 5-15 microns | 100-500 $/kg |
Les prix varient en fonction de la distribution de la taille des particules, de la méthode de production, des niveaux de pureté, du fournisseur et du volume d'achat. Les poudres atomisées au plasma et les poudres atomisées au gaz, plus fines, sont plus chères en raison du contrôle précis des caractéristiques de la poudre.
Installation de composants à base de poudre 316L
Le processus d'installation des composants à base de poudre 316L dépend du processus de fabrication :
Tableau 9 : Méthodes d'installation des composants en poudre 316L
| Méthode | Procédure d'installation |
|---|---|
| Fabrication additive | Post-traitement comme l'enlèvement des supports, le détensionnement, l'usinage avant l'installation |
| Moulage par injection de poudre | Déliantage, frittage et finition avant l'installation |
| Métallurgie des poudres | Compactage, frittage, finition, inspection avant l'installation |
Les composants peuvent nécessiter d'être assemblés à d'autres pièces ou d'être soudés en place. La résistance à la corrosion, les niveaux de résistance et la conformité de la conception doivent être vérifiés avant l'installation. La conception des joints, les produits d'étanchéité, les fixations, les joints d'étanchéité et les tampons d'isolation doivent être utilisés selon les besoins. Le personnel doit respecter les procédures de sécurité applicables à la manipulation, au levage et à l'installation des pièces métalliques.
Fonctionnement et entretien des pièces en 316L
Les composants en poudre 316L doivent être utilisés conformément aux spécifications de conception afin de garantir la fiabilité des performances :
Tableau 10 : Directives d'utilisation des composants en poudre 316L
| Paramètres | Recommendations |
|---|---|
| Température de fonctionnement | Jusqu'à 700°F pour un service prolongé |
| Pression nominale | ~20 000 psi |
| Charges | Dans les limites de la charge de conception |
| Cycles thermiques | Éviter les conditions de fatigue thermique excessives |
| Exposition à la corrosion | Éviter l'exposition prolongée aux chlorures >150°F |
Un entretien régulier est conseillé :
- Vérifier l'absence de dommages, de fissures et d'usure
- Vérifier l'absence de fuites, de corrosion OD, de dépôts
- Tester l'intégrité mécanique
- Nettoyer les surfaces, éliminer les dépôts
- Lubrifier les pièces mobiles
Un remplacement peut être nécessaire en cas de dégradation de la poudre, de fragilisation, de fatigue ou d'autres modes de défaillance. Le personnel doit faire preuve de prudence lorsqu'il manipule des composants métalliques à poudre défectueux en raison de la présence de fractures, de débris ou d'autres risques.
Comment sélectionner un fournisseur de poudre 316L fiable ?
Les acheteurs doivent évaluer les fournisseurs de poudre 316L en fonction des aspects suivants :
Tableau 11 : Lignes directrices pour la sélection du fournisseur de poudre de 316L
| Paramètres | Recommendations |
|---|---|
| Capacités de fabrication de poudres | Capacité avancée de pulvérisation de gaz ou de plasma |
| Certification des poudres | Système de qualité ISO 9001, AS9100 |
| Capacités d'essai | Taille des particules, morphologie, analyse chimique |
| Inventaire et délais de livraison | Disponibilité du stock pour une livraison rapide |
| Expertise technique | Connaissance de la métallurgie et de la production de poudres |
| Service à la clientèle | Un support technique et commercial réactif |
| Tarification | Prix compétitifs pour la qualité et la taille des particules requises |
| Logistique | Capacité de livraison nationale/internationale dans les délais impartis |
Les fournisseurs réputés tels que Sandvik, Carpenter, Praxair, qui ont des dizaines d'années d'expérience dans le domaine des poudres, doivent être privilégiés. L'acheteur doit évaluer si le fournisseur peut constamment fournir de la poudre 316L répondant à ses spécifications à un coût raisonnable.
Avantages et inconvénients de la poudre d'acier inoxydable 316L
Tableau 12 : Avantages et limites de la poudre d'acier inoxydable 316L
| Avantages | Limites |
|---|---|
| Excellente résistance à la corrosion | Cher par rapport à la poudre d'acier au carbone |
| Plus performant que la poudre de grade 304 | Résistance inférieure à celle des alliages à durcissement par précipitation |
| Amélioration de la soudabilité par rapport à la poudre 316 | Sujet à la corrosion par piqûres et crevasses |
| Résistance à l'oxydation à haute température | Nécessite un post-traitement après la construction de l'AM |
| Peut être facilement soudé et fabriqué | Disponibilité limitée des fournisseurs et des alliages |
| Biocompatible pour les implants médicaux | Faible résistance à la rupture par fluage |
| La métallurgie des poudres permet d'obtenir des formes complexes | Difficile à couper et à usiner à l'état durci |
| Pièces de forme presque nettes de l'AM | Résistance à la fatigue inférieure à celle des produits corroyés |
Pour les applications critiques, les acheteurs doivent évaluer si la résistance supérieure à la corrosion, la soudabilité et la biocompatibilité justifient le coût plus élevé par rapport à d'autres grades de poudres à base d'acier inoxydable, d'acier à outils, de cobalt ou de nickel. Il est recommandé de tester les composants pour vérifier que les pièces en poudre 316L répondent aux exigences de conception.
Acier inoxydable 316L en poudre – ; Questions fréquemment posées (FAQ)
Q : Quelle est la différence entre la poudre d'acier inoxydable 316 et 316L ?
R : La poudre 316L a une teneur en carbone plus faible (0,03 % maximum) que la poudre 316 (0,08 % maximum) afin d'offrir une meilleure soudabilité et une meilleure résistance à la corrosion.
Q : Quelles sont les alternatives à la poudre 316L ?
R : Les alternatives incluent 304L, 317L pour la soudabilité ; 904L, 254SMO, AL-6XN pour la résistance à la corrosion ; et 17-4PH, 15-5PH pour la haute résistance.
Q : Quelle est la meilleure taille de poudre pour la fusion laser de la poudre 316L ?
R : Une poudre de 15 à 45 microns est recommandée pour la plupart des applications de fusion laser sur lit de poudre afin d'équilibrer la fluidité et la résolution.
Q : Quelles sont les impuretés typiques de la poudre d'acier inoxydable 316L ?
R : Les impuretés peuvent être de l'oxygène, de l'azote, de l'hydrogène, du soufre, du carbone, du silicium, du manganèse, du chrome, du nickel, du molybdène, du cuivre, du cobalt.
Q : Quel post-traitement est nécessaire pour les pièces en 316L fabriquées de manière additive ?
R : Le post-traitement comprend l'enlèvement des supports, le détensionnement, le HIP, l'usinage, le meulage, le polissage, la passivation et les essais.
Q : Quelles sont les applications courantes de la poudre 316L ?
A : Quincaillerie marine, équipement de traitement chimique, outils pour le pétrole et le gaz, implants médicaux, pièces de moteur aérospatial, équipement de traitement des aliments.
Q : La poudre 316L nécessite-t-elle un pressage isostatique à chaud ?
R : Le HIP permet d'améliorer la densification, de réduire la porosité et d'améliorer les propriétés mécaniques des pièces en AM 316L, mais il n'est pas toujours obligatoire.
Q : La poudre d'acier inoxydable 316L est-elle sensible à la corrosion ?
R : Le 316L présente une excellente résistance à la corrosion, mais il est toujours sensible à la corrosion par piqûres et par crevasses en cas d'exposition prolongée au chlorure au-dessus de 60°C.
Q : Quel est l'état de surface typique des pièces AM en 316L telles qu'elles sont fabriquées ?
R : Des valeurs de rugosité de surface (Ra) de 10 à 25 microns sont courantes pour les pièces AM 316L. Le post-traitement peut améliorer cette valeur de 1 micron si nécessaire.