Fragilité intergranulaire de l’acier 17-4PH

Intergranular brittleness of 17-4PH steel

¹ Laboratoire Génie des Matériaux, École Polytechnique de l'Université de Nantes, BP 50609, 44306 Nantes Cedex 03
² EDF, Groupe des laboratoires, Service expertises de Chinon, BP 23, 37420 Avoine

Résumé

Les aciers inoxydables martensitiques sont largement utilises pour leur résistance à la corrosion associée à de bonnes propriétés mécaniques. L’acier 17-4PH entre dans la fabrication de nombreuses pièces de l’industrie nucléaire. Le traitement de durcissement ainsi que les conditions de service peuvent induire une fragilité dite « de revenu réversible », liée à la ségrégation d’éléments non-métalliques aux anciens joints de grains austénitiques.

Nous avons étudié ici l’influence de maintiens à 450°C sur le mode de rupture de l’acier 17-4PH. Il a été montré qu’à température ambiante, la rupture reste ductile et transgranulaire jusqu’à 130 heures de maintien, alors qu'au delà elle devient fragile et intergranulaire.

Parallèlement, une étude en spectrométrie des électrons Auger à chaud tend à prouver que le phosphore est l’élément responsable de la fragilisation intergranulaire.

Abstract

Martensitic stainless steels present a good corrosion resistance associated with high mechanical properties. Steel 17-4PH is used in many parts of nuclear power plants. The hardening treatment as well as the operating conditions can induce a temper embrittlement, related to the segregation of non-metal elements to the former austenitic grain boundaries.

We studied here the influence of holding time at 450 °C on the fracture behaviour of steel 17-4PH. It was shown that, at room temperature, fracture remains ductile and transgranular until 130 hours holding, whereas from this time on, it becomes brittle and intergranular.

Furthermore, some Auger Electron Spectroscopy (AES) experiments showed that intergranular embrittlement is linked to the segregation of phosphorus.