Test de ferrite (FN)

Le contrôle de la teneur en ferrite d’un dépôt en acier inoxydable nominalement austénitique permet de maîtriser :

  • Le risque de fissuration à chaud
    la quantité de ferrite de solidification restante après refroidissement présume du mode de solidification, le mode ferrite-austénite étant le plus favorable
  • Le risque de fragilisation à haute température
    l’excès de ferrite résiduelle favorise le développement d’un réseau continu « sigmatisable » ; les propriétés mécaniques, résilience notamment, à basse température : l’excès de ferrite résiduelle favorise le développement d’un chemin fragile continu ; dans certains cas, la résistance à la corrosion, la phase ferritique apparaissant alors comme une hétérogénéité préférentiellement attaquée (milieu nitrique par exemple). Ceci justifie la nécessité de mesurer ladite teneur en ferrite de manière fiable.

La mesure du taux de ferrite

C’est une méthode de contrôle non destructif qui permet de déterminer la teneur de la ferrite dans un acier donné. Cette méthode n’est applicable que dans une gamme de 0 à 80% de Fer dans le cas des aciers inoxydables et duplex.

Le principe de mesure du nombre de ferrite repose sur le principe d’induction magnétique. Un champ magnétique généré par une bobine entre en interaction avec les composants magnétiques de la pièce.

Les variations du champ magnétiques induisent une tension proportionnelle au taux de ferrite dans une seconde bobine. Cette tension est ensuite exploitée.

Tous les composants à l’intérieur de la structure non magnétique sont reconnus.

La ferrite est une solution solide de carbone dans l’allotropie α du fer. Le terme ferrite désigne en effet l’acier à très faible teneur en carbone. Toutefois, comme son champ d’existence dans le diagramme de phase fer-carbone s’élargit très peu vers le carbone, le terme ferrite est souvent utilisé même pour indiquer le fer α lui-même. Celui-ci correspond à la phase stable du fer pur lorsque la température est inférieure à 914 °C. Elle se présente sous la forme d’une structure cubique centrée, qui existe également pour le fer pur entre 1 391 °C et 1 536 °C (on parle alors de fer δ). Entre 914 °C et 1 391 °C, on est dans le domaine de stabilité du fer γ (voir austénite).

Le fer α dissout assez mal le carbone : pour un acier fer-carbone, le champ d’existence de la ferrite s’étend jusqu’à 0,035 % de carbone en masse, à 723 °C. Cependant, certains éléments d’alliage ajoutés à l’acier, comme le chrome, le molybdène ou le silicium peuvent faciliter la formation de ferrite. On parle alors d’agents « alphagènes » par opposition aux « gammagènes » qui favorisent la formation d’austénite.

Le fer α est ferromagnétique à basse température (son point de Curie est de 770 °C). Ce ferromagnétisme est expliqué par l’arrangement cristallin du réseau CC (Cubique Centré) : les atomes couplent alors leurs spins et on a du ferromagnétisme.