La résistance à la corrosion de pièces moulées en acier en alliage à haute température est étroitement lié à sa composition chimique. Que un film d'oxyde stable, dense et hautement adhésif puisse se former à la surface du matériau dans une température élevée et un environnement moyen complexe est un facteur clé pour déterminer sa résistance à la corrosion. Voici les effets des principaux éléments d'alliage sur sa résistance à la corrosion:
Le chrome (CR) est l'un des éléments de résistance à la corrosion les plus critiques. Il peut réagir avec l'oxygène à des températures élevées pour former un film protecteur dense d'oxyde de chrome (Cr₂o₃), ce qui peut empêcher efficacement l'oxygène, le soufre et d'autres gaz corrosifs d'envahir davantage la matrice métallique. Généralement, avec l'augmentation de la teneur en chrome (généralement entre 18% et 30%), la résistance à l'oxydation et la résistance à la corrosion de sulfuration du matériau sont considérablement améliorées, de sorte que les alliages de chrome élevé sont largement utilisés dans les atmosphères de combustion contenant du soufre ou les environnements oxydants à haute température.
Bien que le nickel (Ni) lui-même ne soit pas un élément oxydant fort, il peut améliorer la stabilité de la structure d'austénite et améliorer la ténacité et la résistance à la fatigue thermique du matériau à des températures élevées. De plus, le nickel peut également améliorer la résistance à la corrosion du matériau dans la réduction des milieux, tels que certains environnements acides. La présence de nickel contribue également à améliorer l'adhésion globale et la capacité de réparation du film d'oxyde.
Le molybdène (MO) a une bonne résistance à la corrosion des ions du chlorure, en particulier pour prévenir les piqûres et la corrosion des crevasses. Il peut également améliorer la stabilité du matériau dans la réduction des acides (comme l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique), il est donc souvent utilisé dans des environnements hautement corrosifs tels que l'équipement chimique.
Le silicium (Si) et l'aluminium (AL) peuvent également former des films de protection oxyde (tels que Sio₂ et Al₂o₃). Ces oxydes sont plus stables que le cr₂o₃ dans certaines conditions d'oxydation spécifiques à haute température, ce qui contribue à améliorer la résistance à l'oxydation du matériau. Cependant, leur quantité d'addition est généralement faible, sinon elle peut affecter les propriétés de plasticité et de coulée du matériau.
L'effet du carbone (C) sur la résistance à la corrosion est plus compliqué. La bonne quantité de carbone peut améliorer la résistance du matériau et l'usure, mais une teneur en carbone trop élevée peut facilement entraîner la précipitation des carbures aux joints de grains, provoquant une corrosion intergranulaire, en particulier pendant le soudage ou le service à haute température. Par conséquent, dans les applications qui nécessitent une bonne résistance à la corrosion, des conceptions d'alliages à faible teneur en carbone ou ultra-low-carbone sont souvent utilisées.
De plus, les éléments de micro-alliage tels que le titane (Ti) et le niobium (NB) peuvent réduire la formation de phases nocives en fixant l'azote et en stabilisant le carbone, améliorant indirectement la résistance à la corrosion du matériau, en particulier en termes de résistance à la corrosion intergranulaire.
La résistance à la corrosion des pièces moulées en acier en alliage à haute température est déterminée par l'effet synergique de plusieurs éléments d'alliage. En ajustant rationnellement la composition chimique, d'excellents effets de protection peuvent être obtenus dans différents environnements corrosifs. Par exemple, l'augmentation de la teneur en chrome dans une atmosphère oxydante, l'ajout de molybdène à un milieu contenant du chlorure, et l'introduction d'aluminium ou de silicium dans des conditions de température extrêmement élevées où une résistance à l'oxydation est requise sont toutes des stratégies d'optimisation courantes.
