Characterization of microstructure and texture of 13Cr4Ni martensitic stainless steel weld before and after tempering

Résumé

Les aciers inoxydables martensitiques 13Cr4Ni connus pour leurs performances exceptionnelles dans l'industrie hydroélectrique, où ils sont utilisés principalement dans la construction des différentes composantes des turbines. Compte tenu de la taille et de la géométrie des roues des turbines et des aubes, les procédures de soudage multi-passes sont couramment utilisées dans leur fabrication et leur réparation. Les propriétés mécaniques et la microstructure finales de la soudure sont sensibles aux paramètres du procédé de soudage et à l'historique thermique. Dans le cas de l'acier 13Cr4Ni, les cycles thermiques imposés par l'opération de soudage multi-passes ont des effets significatifs sur la microstructure complexe de la soudure. En outre, les traitements thermiques après soudage sont généralement faits pour réduire l'hétérogénéité de la soudure et améliorer les propriétés mécaniques du matériau par le revenu de la microstructure et aussi par la formation d'une "austénite stable à température ambiante" Dans la première phase de cette étude, les microstructures et les textures cristallographiques des soudures mono-passe et double-passe cordon de soudage ont été étudiées comme une base pour l'étude de la microstructure plus complexe de la soudure multi-passes. Cette étude a révélé que la dureté maximale est obtenue dans la zone affectée thermiquement du métal de base. En particulier, le cycle thermique de la deuxième passe augmente la dureté de la passe précédente et produit une microstructure martensitique plus fine. Dans les régions de la zone affectée thermiquement, un effet de revenu est rapporté jusqu'à 3 à 6 millimètres de la ligne de fusion. Les particules d'austénite se trouvent aussi dans ces zones et ils sont des indicatifs de la complexité de la microstructure attendue dans les soudures multi-passes. Dans la deuxième phase de l’étude, la microstructure des soudures multi-passes a été trouvée plus hétérogène que celle des soudures mono-passe et double-passe. Elle est composée de plusieurs régions affectées par les passes de soudure adjacentes. Les résultats montrent que la modification des grains de l’austénite mère est intervenue dans les zones à proximité des passes de soudure précédentes. De plus, des lattes qui ont des interfaces avec angle faible ont été observées à l'intérieur des sous-blocs de martensite en différentes régions. Le profil de dureté de la soudure multi-passes, confirme des effets thermiques superposés des passes adjacentes. Dans certaines régions, un effet de revenu a été observé, alors que dans d'autres un effet de double-trempe a eu lieu. La dernière phase de cette étude a porté sur les effets de traitements thermiques après soudage sur la formation de l’austénite reformé et des carbures et sur l'évolution de la dureté. Les effets de la température et du temps de revenu sur la microstructure ont été étudiés. L'étude a révélé que des carbures de taille nanométrique se forment au niveau des interfaces des lattes de martensite et des interfaces de sous-blocs. En outre, il a été déterminé que, pour chaque période de revenu, le pourcentage le plus élevé d'austénite peut être obtenu par un revenu à 610 ° C. De la même façon, le maximum ramollissement est rapporté par un revenu à 610 ° C, pour tous périodes.

Date	19 mai 2016
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Philippe Bocher (Directeur(-trice)) & Yves Verreman (Codirecteur(-trice))