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Inox : composition des fibres métalliques d'acier inoxydable

Les fibres métalliques inoxydables AISI 316L, AISI 601, 302, 304

La composition chimique des fibres métalliques

La plus courante: AISI 316L (norme EN 14404)famille des austenitiques. Voici les compositions des fibres de AISI 316L, et du AISI 601 (Inconel), comparées à d'autres, comme l'inox AISI 304 (EN 1.4301):
TIBTECH innovations logo Type Carbone C Manganèse Mn Silicium Si Phosphate P Soufre S Nickel Ni Chrome Cr Molybdène Mo Fer Fe
AISI 316L EN1.4404 austénitique 0.03 max 2.00 max 1.00 max 0.045 max 0.03 max 12,5 / 14 17 - 18 2,5 - 3 reste
AISI 601 - type Inconel - - - - - - 61 24 al : 1 14
AISI 302 EN1.4310 austénitique 0,05-0.15 max 2.00 max 1.00 max 0.045 max 0.015 max 8/9,5 16/18 0,8 max reste
AISI 304 EN1.4301 austénitique 0.07 max 2.00 max 1.00 max 0.045 max 0.03 max 8/10,5 18/19,5 - reste
AISI 330Nb EN1.4887 ferritique 0.15 max 2.00 max 1 à 2 0.015 max 0.015 max 33/37 20/23 Nb 1 - 1,5 reste
AISI 630 EN1.4542 martensitique 0.07 max 1.00 max 0.7 max 0.04 0.03 max 3 - 5 15/17 0,6 max reste
AISI 904L EN1.4539 austénitique 0.02 max 2 max 0.7 max 0,03 max 0,01 24-26 19-21 4-5 reste
Fe Cr Al - FeCrAlloy Fer.Chrome.Alu 0.03 0,19 0.21 0,01 cu 0,05 - 20,50 al 5.5 reste

Tenue aux très hautes températures: ex: FECRALLOY, AISI 330nb, 601 ... et 316L

Les performances des fibres d'alliages spéciaux ou d'acier inoxydable dans des milieux à très hautes températures vont dépendre principalement de leur pourcentage de Nickel ou de Chrome, et dans une moindre mesure, de la présence ou non de Molybdène ou autres terres rares. Une des clefs de compréhension est de savoir que dans certaines conditions de température, des oxydes protecteurs peuvent se former à la surface des fibres grâce à la présence de catalyseurs. C'est pourquoi, par exemple:
  • L'alliage AISI 601 aura une des meilleure caractéristique de tenue aux hautes températures grâce à son fort taux de nickel.
  • Des alliages de type ferritiques peuvent également avoir de bonnes performances à l'oxydation en milieu chaud grâce à leur fort taux de chrome, éventuellement renforcé par la présence de catalyseurs comme le niobium, comme par exemple dans le cas du AISI 330nb.
  • Les "fer chrome alu" ou FeCrAlloy, sont très intéressants dans les applications catalytiques, ou pour la fabrication de membranes de brûleurs à gaz par exemple.
Remarque: ces fibres fortement chargées présentent des caractéristiques assez souvent dégradées en terme de processabilité ou de flexibilité.
Plus généralement et pour simplifier: plus le pourcentage de nickel, de chrome ou d'aluminium est élevé dans un alliage, meilleure est sa résistance à l'oxydation pure, ... MAIS... le métal devient plus rigide et cassant, voire extrêmement difficile à travailler. Cela implique, pour les structures souples notamment, que l'on doive rechercher le meilleur compromis entre la performance et la souplesse de la stucture à long terme. C'est pourquoi le bien connu AISI 316L a encore de beaux jours devant lui!

Finesse des fibres et autres caractéristiques

Elle s'exprime par la mesure du diamètre des fibres unitaires en microns, ou encore « micronage ». Nous travaillons essentiellement avec 3 diamètres standards: 8µ, 12µ et 22µ. Les diamètres les plus classiques sont compris entre 6 et 30 microns. Exemple de caractéristiques des fibres dans le cas du 316L:
Diamètre des fibres (µm) Résistance électrique (Ω/cm) Ténacité (cN) Allongement
8 170 7 – 8 1%
12 80 17 – 18 1%
22 30 55 – 60 1%
Attention, la ténacité et l’allongement dépendent beaucoup du process de fabrication ou « degré d’écrouissage », ainsi que des caractéristiques physiques de la fibre ; géométrie de la section, points de faiblesse frisure etc… Sa tendance à se fragmenter ou « poudrer » notamment peut être due par exemple à un excès d’écrouissage (la fibre, bien que très résistante, devient « fragile »). D’autres alliages inoxydables peuvent être utilisés, notamment ceux contenant encore plus de nickel pour leur résistance à des températures encore plus élevées: ex famille des AISI 601 ou 845. La famille des fer chrome aluminium, parfois appelée FeCrAlloy, est aussi caractérisée pour sa résistance à des hautes températures, mais présente par contre des inconvénients en matière de rigidité et fragilité de la fibre dans certaines conditions.

Le cas des fibres «fractales»

Dans le cas de fibres de type « fractale », c'est-à-dire avec une surface très dentelée et donc emprisonnant beaucoup d’air, nous mesurons un diamètre théorique correspondant à une section classique ronde. Une autre approche est de mesurer le « diamètre racine carré moyen » (DRCM) bien connu des lainiers.

Remarque: Le concept des fibres de type fractales d'acier inoxydable a été développé en 2004 par M. Guillaume Tiberghien lorsqu'il était le directeur de l'activité fibres d'UGITECH. Il a fait une publication dans la revue internationale CHEMICAL FIBERS INTERNATIONAL, suivie d'une conférence à l'IMMFC de DORNBIRN.

N'hésitez pas à nous demander la référence de cet article.

fibres fractales

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