Machinability of duplex stainless steels long products: how to deal with the sulphur way?

Usinabilité des produits longs en aciers inoxydables austéno-ferritiques : peut-on utiliser la voie soufre pour l’améliorer ?

UGITECH, SCHMOLZ-BICKENBACH Group, Research Centre, Avenue Paul Girod, 73403 Ugine Cedex, France
e-mail: nicolas.renaudot@ugitech.com

Received: 21 September 2011
Accepted: 5 October 2011

Abstract

Duplex stainless steels are known to have a good resistance to localised corrosion, especially thanks to their quiet high level of chromium (and for some of them molybdenum), but also because of their very low level of sulphur. These very low levels of sulphur are also useful to guaranty a good toughness and a good hot workability for these grades. Concerning long products like bars made in Duplex Stainless steels, one of their most important property, after corrosion resistance, is their machinability. Unfortunately, one of the most known way to improve the machinability of stainless steels is to increase their sulphur level, thus forming manganese sulphides in the stainless steels which induce better chip breaking and lubrication at the chip – cutting tool interface. So the question is: can the sulphur well-known way to improve machinability of stainless steels be used on Duplex Stainless Steels, without inducing hot rolling difficulties and too important a decrease of their other main properties, i.e. localised corrosion resistance and toughness? If not, are other ways possible?

Résumé

Les aciers inoxydables austéno-ferritiques sont réputés pour leur bonne résistance à la corrosion localisée, spécialement grâce à leur haut niveau de chrome (et dans certains cas de molybdène), mais aussi du fait de leur très bas niveau de soufre. Ces niveaux de soufre très bas sont aussi utiles pour garantir une bonne ténacité à ces nuances ainsi qu’une bonne forgeabilité. En ce qui concerne les produits longs, en particulier les barres réalisées dans ces nuances, une de leurs propriétés les plus importantes, après la résistance à la corrosion, est leur usinabilité. Malheureusement, l’une des voies les plus connue d’amélioration de l’usinabilité des aciers inoxydables est l’augmentation de leur quantité de soufre qui se retrouve alors, dans les aciers inoxydables, sous forme de sulfures de manganèse et permettent une meilleure fragmentation des copeaux et une meilleure lubrification d’interface outil – copeaux lors de l’usinage. Ainsi, on peut se poser la question suivante : la voie bien connue d’amélioration de l’usinabilité des aciers inoxydables par le soufre peut-elle être utilisée pour les aciers inoxydables austéno-ferritiques sans induire de difficultés significatives en terme de laminage à chaud de ces nuances et de dégradation importante de leurs autres propriétés, telles que leur résistance à la corrosion localisée ou leur ténacité ? Et si non, existe-t-il d’autres voies d’amélioration ?