Brevet FR3132305A1 — publié le 20230804

Procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion, comprenant : la préparation d'une pièce à usiner faite en acier inoxydable austénitique ; et l'application d'une contrainte résiduelle compressive à une couche de surface de la pièce à usiner sans soumettre la couche de surface à un usinage plastique. Procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion Le présent exposé concerne un procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion. Arrière-plan En tant que procédé pour améliorer la résistance à la corrosion d'un acier inoxydable austénitique, on connaît un procédé pour appliquer une contrainte résiduelle compressive par grenaillage ou brunissage. Lors d'un grenaillage ou d'un brunissage, une transformation martensitique induite par une déformation est générée par collision avec un milieu ou poussée d'un outil, et une phase austénitique est transformée en une phase martensitique ayant une médiocre résistance à la corrosion. Par conséquent, la résistance à la corrosion est relativement diminuée. La demande de brevet japonais laissée ouverte à l'inspection publique N° 1978-104520 divulgue un procédé dans lequel la surface d'un acier inoxydable austénitique est plastiquement usinée pour générer une contrainte résiduelle compressive au moins sur la surface. Dans ce procédé, l'usinage plastique est effectué à une température supérieure à la température limite supérieure à laquelle survient une transformation martensitique induite par une déformation. En résultat, une contrainte résiduelle compressive peut être appliquée à la surface sans générer de phase martensitique. Résumé Dans le procédé ci-dessus, comme l'usinage plastique est effectué à une température élevée, une contrainte résiduelle compressive suffisante ne peut pas être appliquée. Par conséquent, un but du présent exposé est de mettre à disposition un procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion, capable d'appliquer une contrainte résiduelle compressive suffisante. Un procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion selon un aspect du présent exposé comprend les étapes (1) et (2) suivantes. (1) Préparation d'une pièce à usiner faite en acier inoxydable austénitique. (2) Application d'une contrainte résiduelle compressive à la couche de surface de la pièce à usiner sans soumettre la couche de surface à un usinage plastique. Dans l'élaboration s'accompagnant d'un usinage plastique tel qu'un grenaillage et un brunissage, une forte contrainte résiduelle compressive est appliquée, mais il y a génération d'une transformation martensitique induite par une déformation. Dans le procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion conformément à un aspect du présent exposé, la couche de surface de la pièce à usiner n'est pas soumise à un usinage plastique. Par conséquent, une contrainte résiduelle compressive peut être appliquée sans générer de transformation martensitique induite par une déformation dans la couche de surface de la pièce à usiner. Comme la phase martensitique ayant une médiocre résistance à la corrosion est supprimée, une contrainte résiduelle compressive suffisante peut être appliquée pendant que la résistance à la corrosion est maintenue. L'application peut être réalisée au moyen d'une onde de choc générée par au moins l'une parmi une ablation laser et une cavitation. Dans ce cas, la déformation plastique due à l'onde de choc provoque une déformation plastique à l'intérieur des grains cristallins, mais ne provoque pas de déformation ou de raffinage des grains cristallins parce qu'il ne s'agit pas d'usinage plastique. Par conséquent, une contrainte résiduelle compressive suffisante peut être appliquée cependant que la résistance à la corrosion est maintenue. L'application peut comprendre la génération de l'ablation laser par établissement d'une densité de puissance de lumière laser à 1 GW/cm 2 ou plus et 20 GW/cm 2 ou moins. Dans ce cas, par l'établissement de la densité de puissance à 1 GW/cm 2 ou plus, une ablation laser peut être générée de façon fiable. Par l'établissement de la densité de puissance à 20 GW/cm 2 ou moins, l'endommagement en surface de la pièce à usiner est supprimé. L'application peut comprendre la génération de l'ablation laser par établissement d'une largeur d'impulsion de lumière laser à 150 fs ou plus et 30 ns ou moins. Dans ce cas, une ablation laser peut être générée de façon fiable. L'application peut être réalisée pendant que la pièce à usiner est refroidie. Dans ce cas, comme une augmentation de la température de la pièce à usiner est supprimée, une diminution de la contrainte résiduelle compressive appliquée est supprimée. L'application peut être réalisée pendant que la pièce à usiner est disposée dans un liquide. Dans ce cas, la pièce à usiner peut être aisément refroidie. L'application peut être réalisée de telle façon que la quantité de changement de phase martensitique dans la couche de surface soit de ± 10 % ou moins. Dans ce cas, comme la quantité de changement de la phase martensitique ayant une médiocre résistance à la corrosion est supprimée, la résistance à la corrosion peut être maintenue. La contrainte résiduelle compressive appliquée lors de l'application peut être de 500 MPa ou plus. Dans ce cas, une contrainte résiduelle compressive suffisante peut être appliquée. L'application peut comprendre l'application de la contrainte résiduelle compressive à la couche de surface sans retrait de la couche de surface. L'application peut être réalisée de telle façon que la pièce à usiner soit déformée plastiquement sans changement de l'état cristallin de la pièce à usiner. Dans ce cas, il n'y a pas génération d'une transformation martensitique induite, et une contrainte résiduelle compressive peut être appliquée pendant que la structure du matériau reste dans la phase austénitique. L'application peut comprendre la génération de l'ablation laser par établissement d'une largeur d'impulsion de lumière laser de 150 fs ou plus et inférieure à 10 ps. Dans ce cas, une ablation laser peut être générée de façon plus fiable. La est un diagramme de configuration montrant un dispositif d'irradiation laser. La est un diagramme de configuration montrant un dispositif de cavitation aérien. La est un diagramme de configuration montrant un dispositif de cavitation immergé. La est une image au MEB obtenue au moyen d'un microscope électronique à balayage avec émission de champ (MEB-EC). La est une carte des phases obtenue à partir d'un résultat d'analyse basé sur un procédé de diffraction d'électrons rétrodiffusés (en anglais electron backscatter diffraction ou EBSD). La est un graphique montrant une distribution de contrainte résiduelle. Procédé pour élaborer un acier inoxydable austénitique résistant à la corrosion, le procédé comprenant : la préparation d'une pièce à usiner faite en acier inoxydable austénitique ; et l'application d'une contrainte résiduelle compressive à une couche de surface de la pièce à usiner sans soumettre la couche de surface à un usinage plastique. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'application est réalisée au moyen d'une onde de choc générée par au moins l'une parmi une ablation laser et une cavitation. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'application comprend la génération de l'ablation laser par établissement d'une densité de puissance de lumière laser à 1 GW/cm 2 ou plus et 20 GW/cm 2 ou moins. Procédé selon la revendication 2 ou 3, dans lequel l'application comprend la génération de l'ablation laser par établissement d'une largeur d'impulsion de lumière laser à 150 fs ou plus et 30 ns ou moins. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'application est réalisée pendant que la pièce à usiner est refroidie. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'application est réalisée pendant que la pièce à usiner est disposée dans un liquide. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'application est réalisée de telle façon que la quantité de changement de phase martensitique dans la couche de surface soit de ± 10 % ou moins. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la contrainte résiduelle compressive appliquée lors de l'application est de 500 MPa ou plus. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l'application comprend l'application de la contrainte résiduelle compressive à la couche de surface sans retrait de la couche de surface. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'application est réalisée de telle façon que la pièce à usiner soit déformée plastiquement sans changement de l'état cristallin de la pièce à usiner. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel l'application comprend la génération de l'ablation laser par établissement d'une largeur d'impulsion de lumière laser de 150 fs ou plus et inférieure à 10 ps.