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Les alliages de nickel sont à privilégier lorsque l’environnement est très agressif chimiquement et thermiquement. Grâce à leur teneur élevée en éléments d’alliages et au haut point de fusion du nickel, ces matériaux sont supérieurs aux aciers inoxydables , et offre une résistance nettement améliorée face aux acides très agressifs et à la tenue à chaud.
 

Ces alliages peuvent être considérés comme la continuité des aciers inoxydables austénitiques. En effet, leur composition présente des teneurs plus élevées en chrome et en molybdène. Ainsi, afin d’assurer la stabilité de la structure présente dans ces aciers, la teneur en nickel doit être plus importante, et ce au détriment de la teneur en fer, nélément majoritaire dans les aciers inoxydables. Cette teneur en nickel devient alors majoritaire sur les autres éléments d’additions.

Les alliages de nickels sont donc à envisager dans le cas où les aciers dits "superausténitiques" n’ont pas le niveau de résistance à la corrosion souhaitée.

 

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Alliages de nickel pour boulonnerie à chaud

La norme DIN EN 10269 sur les aciers et alliages de nickel pour éléments de fixations utilisés à température élevée et/ou basse température liste 3 alliages de nickel dont les propriétés mécaniques sont rapportées ci-dessous. Tout comme pour la résistance à la corrosion, les alliages de nickel pour éléments de fixations à chaud sont le prolongement des inox réfractaires et permettent d’étendre la température maximale de service. Certaines de ces nuances sont également normalisées selon les spécifications de boulonnerie aéronautique. La nuance 2.4668 est également la nuance la plus adaptée dans le cas d’une utilisation cryogénique. Certains de ces matériaux obtiennent leurs propriétés mécaniques au travers d’un traitement thermique. On peut donc sélectionner ces nuances dans le cas d’une utilisation de boulonnerie de gros diamètre pour lesquelles une résistance mécanique élevée est requise, et lorsque l’environnement ne permet pas d’installer de l’acier standard.

 

Désignation du matériau

Diamètre

Limite élastique

Limite à la traction

Allongement après rupture

Striction

Résilience à 20°C

Nom

Numéro

d, mm

Rp0,2, MPa

Min.

Rm

MPa

 

A, %

min.

Z, %

min.

KV2

J

min.

NiCr19Fe19Nb5Mo3

2.4668

d ≤ 160

1030

min. 1230

12

-

12

NiCr20TiAl

2.4952

d ≤ 160

600

1000 à 1300

12

12

20

NiCr15Fe7TiAl

2.4669

d ≤ 25

650

1000 à 1200

20

28

22

 

Alliages de nickel pour la résistance à la corrosion

En ce qui concerne les alliages de nickel destinés à la résistance à la corrosion humide, il n’existe pas à ce jour de normes où sont standardisés l’ensemble des matériaux destinés à cet usage en visserie/boulonnerie. Cependant, ceci n’interdit pas la fabrication d’éléments de fixations dans ces alliages. On relève les principales nuances (ci-dessous), dont les capacités de résistance à la corrosion sont particulièrement élevées dans les acides sulfurique, phosphorique, nitrique et formique. Les nuances inox 304 et inox 316 sont indiquées à titre de comparaison.

 

Composition (% en masse) des principales nuances d’alliages de nickel

Nuance

Nickel

Fer

Chrome

Molybdène

Aluminium

Carbone

PREN

min.

304 L

8

Complément

17

-

-

˂ 0.03

17

316 L

12

Complément

17

2.2

 

˂ 0.03

24

Alliage 600

Complément

8

15.5

-

-

˂ 0.05

16

Alliage 625

Complément

˂ 5

20 à 23

8 à 10

˂ 0.4

˂ 0.1

46

Alliage C276

Complément

4 à 7

14.5 à 16.5

15 à 17

-

˂ 0.02

64

Alliage 825

39 à 43

Complément

20 à 22

2.5 à 3.5

-

˂ 0.05

28


 

 

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Caractéristiques mécaniques

Par leur ductilité, i.e. la capacité d'un matériau à se déformer, tous les procédés de mises en forme peuvent être employés pour réaliser les différents alliages de nickel. Cependant, leur écrouissage rapide peut exiger un traitement thermique pour restituer leur ductilité initiale afin notamment d’éviter des problèmes de corrosion sur l’assemblage lors de la tenue en service.

Au serrage, la résistance au frottement du nickel est particulièrement élevée. Ceci entraînerait la formation de microsoudures entre la partie filetée et le taraudage de la pièce à assembler. Ainsi, dans le cas d'un assemblage Nickel-Nickel, on observe un grippage systématique, et ce même lorsqu'une lubrification sommaire est appliquée. Il est donc nécessaire lors de la mise en place des éléments d’assemblage de systématiquement lubrifier, avec un lubrifiant spécifique, les éléments de fixations. Autrement, et même si un lubrifiant standard est appliqué, un grippage apparaîtra, indépendamment du matériau à assembler. Par exemple, un traitement de surface d’argentage est exigé dans le cas d’une fabrication d’écrous en alliage nickel selon la spécification de boulonnerie aéronautique NF L 22-431.

 

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Goujon de diamètre M42 en Alloy 718 (n° de désignation du matériau 2.4668)

 



 

 

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