Parties usinées résistantes à la corrosion à base de nitronique 60

1 Introduction

En 2025, des industries telles que l'énergie, le secteur maritime et le traitement chimique sont confrontées à une demande croissante de matériaux offrant à la fois une résistance mécanique élevée et une résistance aux environnements agressifs.

Le Nitronic 60, un acier inoxydable renforcé à l'azote, répond à ce besoin en combinant une résistance à l'usure supérieure avec des performances de corrosion stables. Cependant, l'usinage de cet alliage présente des défis : usure rapide des outils, écrouissage et fissuration de surface.

La présente étude fournit des données reproductibles permettant de relever ces défis, ce qui permet aux ingénieurs de fabrication d'optimiser l'efficacité de l'usinage et la durabilité des pièces.

2 Méthode de recherche

2.1 Approche de conception

• Des barres forgées en Nitronic 60 (Ø50 mm) ont été sélectionnées comme matière première.
• Des opérations de tournage et de fraisage ont été effectuées, suivies d'un traitement de finition et de relaxation des contraintes.
• Les paramètres ont été choisis pour refléter les conditions réalistes d'atelier, garantissant ainsi l'applicabilité industrielle.

2.2 Sources de données

• Des journaux d'usinage, des données d'usure des outils et de la rugosité de surface ont été collectés pendant l'opération.
• La résistance à la corrosion a été testée via exposition au brouillard salin ASTM B117 (720 heures).
• La résistance à l'usure a été évaluée par des tests de glissement bloc-sur-anneau.

2.3 Outils et modèles

• Tour CNC : Doosan  GT2600
• Centre de fraisage : HAAS VF-4
• Outillage : inserts en carbure revêtus de TiAlN (ISO M25)
• Liquide de refroidissement : émulsion à base d'eau (8%)
• Chambre de corrosion : Weiss Technik SC-KWT 1000

Une évaluation statistique a utilisé l'ANOVA pour confirmer les différences de qualité de surface et de profondeur de corrosion.

3 Résultats et analyse

3.1 Performances d'usinage

Tableau 1. Force de coupe et usure de l'outil à différentes vitesses d'avance

Observation :Des vitesses d'avance plus faibles améliorent la qualité de surface mais accélèrent l'usure adhésive de l'outil.

3.2 Résistance à la corrosion

Après 720 heures dans le brouillard salin (5 % NaCl), les éprouvettes en Nitronic 60 ont montré ≤0,03 mm de profondeur de piqûre, surpassant l'AISI 316L de 35 % (p < 0,05).

Figure 1. Comparaison de la profondeur de piqûre entre le Nitronic 60 et le 316L
(Insérer un graphique linéaire : profondeur de corrosion en fonction du temps)

3.3 Analyse comparative

Par rapport aux aciers inoxydables duplex [1], le Nitronic 60 a démontré :

• Une résistance à la corrosion générale comparable
• Un grippage significativement plus faible en glissement à sec

Cela positionne le Nitronic 60 comme un candidat de choix pour les vannes, les fixations et les composants de pompe.

4 Discussion

Les résultats montrent que la stratégie d'usinage a un impact direct sur l'intégrité de la surface:

• Faibles avances → meilleure surface mais usure de l'outil plus élevée
• Avances plus élevées → durée de vie de l'outil plus longue mais qualité de finition réduite

La résistance à la corrosion provient d'une teneur élevée en silicium et en manganèse, qui stabilise les films passifs lors d'une attaque par les chlorures.

Limites :Les tests se sont concentrés sur les environnements de brouillard salin, sans tenir compte des conditions de terrain multifactorielles. Les travaux futurs devraient inclure des tests de corrosion cyclique et des études de fatigue.

5 Conclusion

• Un usinage optimisé garantit que les pièces en Nitronic 60 atteignent à la fois une résistance élevée à l'usure et à la corrosion.
• Une gestion appropriée du liquide de refroidissement et des trajectoires d'outils équilibre la durée de vie de l'outil par rapport à la qualité de surface.
• Les applications industrielles incluent les fixations marines, les composants de pompe et les surfaces de glissement.
• Les recherches futures devraient explorer le refroidissement hybride et les revêtements avancés pour prolonger l'efficacité de l'usinage.