18-8 Acier inoxydable: Composition, Performance & Utilisations

1. Résumé exécutif

« Acier inoxydable 18-8 » est le nom commun d'une famille d'aciers inoxydables austénitiques caractérisés par environ 18% chrome et 8% nickel (d'où "18-8").

Le membre le plus connu est Taper 304 (US S30400 / DANS 1.4301). 18-8 Les alliages sont les bêtes de somme de la technologie inoxydable car ils combinent une large résistance à la corrosion, excellente formabilité, durcissement élevé, et fabrication simple.

Ils ne sont pas, cependant, le meilleur choix pour les environnements de chlorure agressifs ou les applications de fluage à haute température - dans ces cas, alliages avec molybdène ajouté, microstructures stabilisées ou duplex, ou les alliages à base de nickel sont préférés.

2. Ce que signifie « 18-8 » – définition et portée

« 18-8 » est un informel, descripteur historique qui désigne aciers inoxydables avec environ 18 % en poids de chrome et 8 % en poids de nickel—la composition classique en acier inoxydable austénitique introduite au début du 20e siècle.

Il fait généralement référence au 300-série austénitique famille: principalement Taper 304 et ses variantes (304L, 304H), plus les qualités stabilisées associées (par ex., 321, 347) qui partagent les 18 à 20 % de Cr / 8–10% de base Ni mais ajouter du titane ou du niobium pour contrôler la précipitation des carbures.

Points clés:

• « 18-8 » est un raccourci pratique : précisez la note exacte (par ex., 304, 304L, 321) dans les achats.
• La microstructure austénitique est stabilisée par Ni; Cr offre passivité et résistance à l’oxydation.

3. Catégories et normes typiques

Courant utilisé dans le commerce 18-8 les variantes incluent:

• Taper 304 (US S30400 / DANS 1.4301) - standard 18-8 inoxydable; but général.
• Tapez 304L (S30403 / 1.4306) — variante à faible émission de carbone (≤0,03% C) pour réduire la sensibilisation lors du soudage.
• Type 304H (S30409 / 1.4307) — plus de carbone (≈0,04–0,10 %) pour une résistance améliorée à des températures élevées.
• Taper 321 (S32100 / 1.4541) — Ti-stabilisé pour une meilleure résistance à la corrosion intergranulaire après exposition dans une plage de 450 à 850 °C.
• Taper 347 (S34700 / 1.4550) — Équivalent au Nb stabilisé à 321.

Les normes couvrant ces qualités comprennent ASTM A240 / A240M (plaque, feuille), ASTM A276 (barres), ASME/ASME II, et équivalents EN/ISO. Faites toujours référence à la norme précise et au numéro UNS/EN dans les spécifications.

4. Composition chimique de 18-8 acier inoxydable

5. Propriétés mécaniques de 18-8 acier inoxydable

Le tableau ci-dessous donne des propriétés mécaniques représentatives pour des 18-8 aciers inoxydables austénitiques (par ex., Taper 304 famille) dans la solution recuite / état recuit.

6. Physique & Propriétés thermiques

• Densité: ≈ 7.9 g·cm⁻³.
• Module d'élasticité (E): ≈ 193–200 GPa.
• Conductivité thermique: relativement faible pour un métal, ≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ à 100 °C (diminue avec la température).
• Coefficient de dilatation thermique: ≈ 16–17×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C) — plus élevé que l'acier au carbone, important pour la conception des joints thermiques.
• Plage de fusion: solidus ~ 1375–1400 ° C, liquide ~ 1400–1450 °C (dépendant de la composition).
• Comportement magnétique: essentiellement non magnétique en état recuit; le travail à froid ou la formation de martensite confère un ferromagnétisme doux.

Limites de température de service: utilisation continue jusqu'à ~400–800 °C est possible en fonction de l'alliage et de l'environnement; attention à la zone de sensibilisation (~425–850 °C) et carburation/oxydation à haute température.

Pour une résistance durable à T élevé, pensez au 304H, 309, 310 ou d'autres alliages à haute température.

7. Comportement à la corrosion — points forts et limites

Points forts

• Bonne résistance à la corrosion générale dans des atmosphères oxydantes et de nombreux produits chimiques (acides/bases) à température ambiante.
  Le film passif Cr₂O₃ offre une large utilité dans l'alimentation, environnements architecturaux et de nombreux processus.
• Bonne hygiène et nettoyabilité, c'est pourquoi 18-8 est largement utilisé dans l'alimentation, boissons et équipement médical.

Limites

• Corrosion par piqûres et fissures dans les chlorures: sans Mo, 18-8 est sensible aux attaques localisées dans les milieux contenant du chlorure (eau de mer, saumures) surtout à des températures élevées ou dans des crevasses.
  Si des chlorures sont présents, Taper 316 (avec Mo) ou des alliages duplex sont souvent choisis.
• Fissuration par corrosion sous contrainte (CSC): austénitique 18-8 les aciers sont sensibles au SCC induit par les chlorures sous contrainte de traction et à température élevée; éviter la combinaison de contraintes de traction + chlorures + température.
• Corrosion intergranulaire (sensibilisation): se produit après une exposition à 425–850 °C, sauf en cas de température basse (304L) ou des notes stabilisées (321/347) sont utilisés.
• Corrosion galvanique: lorsqu'il est couplé à des alliages plus nobles, 18-8 peut agir comme une anode dans certains électrolytes - conception pour éviter tout contact avec des métaux différents ou fournir une isolation.

Règle de sélection pratique: Pour un service général où des chlorures ou des conditions fortement réductrices se produisent, évaluer 316 (Mo), super-austénitiques, duplex ou alliages de nickel.

8. Fabrication: formation, usinage, soudage et assemblage

Formation

• Excellente formabilité en état recuit en raison de la ductilité élevée. Utiliser un outillage approprié pour tenir compte du retour élastique (plus haut que l'acier doux) et le fort comportement d'écrouissage.
• Emboutissage profond & filage sont courants pour les ustensiles de cuisine et les récipients à paroi mince.

Usinage

• Notoirement « gommeux » par rapport à l'acier au carbone; les aciers inoxydables austénitiques écrouissent dans la coupe, ce qui augmente l'usure des outils. Meilleure pratique:

• • Utiliser un outillage rigide, outils en carbure à râteau positif.
  • Utiliser des vitesses de coupe modérées, avance élevée pour l'ébauche, et un liquide de refroidissement abondant pour éviter l'accumulation de bords et de chaleur.
  • Utilisez des arêtes vives et des brise-copeaux.

Soudage & adhésion

• Excellente soudabilité par des méthodes courantes (GTAW, GMAW, SMAW, FCAW). Points clés:

• • Utiliser des produits à faibles émissions de carbone (304L) pour les assemblages soudés où la sensibilisation après soudage est une préoccupation.
  • Utiliser des métaux d'apport appropriés (par ex., 308Remplisseur inox L/308 pour 304 métal commun) pour correspondre à la chimie et éviter les fissures à chaud.
  • Contrôler l’apport de chaleur & température entre passes; une chaleur excessive élargit la zone sensibilisée.
  • Recuit de mise en solution après soudage (1050–1100 ° C) suivie d'une trempe rapide peut restaurer la résistance à la corrosion lorsque cela est possible; souvent impossible pour les structures assemblées.
    Alternativement, utilisez des qualités à faible C ou stabilisées pour éviter le besoin de PWHT.
  • Méfiez-vous des fissures de solidification dans certaines configurations de soudure : suivez les procédures WPS et préqualifiées qualifiées..

Autres adhésions

• Effrontement, soudure, collage sont utilisés avec des flux et des préparations de surface appropriés. Le collage nécessite souvent une activation de surface (flamme, plasma, gravure chimique).

9. Traitement thermique & traitement thermique

• Non durcissable par trempe & caractère (austénitique 18-8 ne forme pas de martensite par traitement thermique comme les aciers au carbone).
• Recuit de mise en solution: typique à 1010–1120 °C suivi d'une trempe rapide (eau) pour dissoudre les carbures et restaurer la résistance à la corrosion et la ductilité. Utilisé après le soudage/le travail à froid intense lorsque cela est possible.
• Recuit de détente: avantage limité; si effectué, éviter les températures dans la plage de sensibilisation à moins qu'elles ne soient suivies d'un recuit de solution.
• Vieillissement: exposition prolongée à 475 °C (475 fragilisation °C) dans certains alliages fer-nickel-chrome, peut fragiliser le matériau – ce qui n'est pas typique pour 304, mais soyez prudent lors des expositions de longue durée.

10. Finition de surface, passivation et nettoyage

• Finitions mécaniques: 2B, BA, N°1, N°4 (brossé) etc.. Sélectionnez la finition pour l'application: poli pour sanitaire, mat pour l'architecture.
• Décapage & passivation: le décapage chimique élimine la teinte thermique et le fer incrusté; passivation (traitements à l'acide nitrique ou citrique) restaure et renforce le film passif – essentiel après le soudage ou la fabrication.
  La passivation de l'acide citrique est de plus en plus préférée pour des raisons de sécurité et d'environnement.
• Électropolissage: réduit la rugosité de la surface et améliore la résistance à la corrosion (utile dans les industries pharmaceutiques/alimentaires).
• Nettoyage: éviter les nettoyants chlorés; préférez les nettoyants ou détergents alcalins doux suivis d’un rinçage à l’eau potable. Pour usage sanitaire critique, valider le programme de nettoyage.

11. Applications typiques de 18-8 acier inoxydable

• Équipement de restauration et de transformation: coule, convoyeurs, réservoirs — hygiéniques, facile à nettoyer.
• Surfaces et garnitures architecturales: durable, finitions résistantes à la corrosion.
• Articles ménagers: couverts, batterie de cuisine, panneaux d'appareils.
• Équipement de traitement chimique (services légers): tuyauterie, vannes pour environnements sans chlorure.
• Attaches, ressorts (lorsqu'il est travaillé à froid), instrumentation: utilisation de l'écrouissage pour la fonction mécanique.
• Dispositifs médicaux et implants (sélectionner les notes, fabrication contrôlée): en raison de la biocompatibilité et de la stérilisabilité (mais pas tout 18-8 les variantes sont de qualité médicale).

12. Comparaison avec les alliages apparentés

13. Conclusion

18-8 acier inoxydable représente l'un des systèmes de matériaux les plus équilibrés et les plus largement adoptés dans l'ingénierie moderne.

En combinant environ 18% chrome et 8% nickel, il permet d'obtenir une microstructure austénitique stable qui offre un mélange exceptionnel de résistance à la corrosion, fiabilité mécanique, formabilité, et soudabilité.

Ces caractéristiques expliquent sa domination de longue date dans le secteur de la transformation alimentaire., équipement chimique, structures architecturales, récipients sous pression, et applications industrielles générales.

 

FAQ

Que signifie « 18-8 » en acier inoxydable?

« 18-8 » fait référence à la composition chimique nominale d'environ 18% chrome et 8% nickel.

Cette composition stabilise une structure austénitique, offrant une résistance à la corrosion, ductilité, et comportement non magnétique à l'état recuit.

Est 18-8 acier inoxydable identique au type 304?

Taper 304 est la qualité standardisée la plus courante au sein du 18-8 famille.

Bien que « 18-8 » soit un terme général de l'industrie, Taper 304 (et ses variantes telles que 304L et 304H) représente une spécification définie avec précision selon les normes internationales.

Est 18-8 magnétique en acier inoxydable?

Dans l'état recuit en solution, 18-8 l'acier inoxydable est essentiellement non magnétique. Cependant, le travail à froid peut induire une transformation martensitique partielle, entraînant une légère réponse magnétique.

Quels sont les principaux avantages de 18-8 acier inoxydable sur aciers inoxydables duplex?

18-8 l'acier inoxydable offre une formabilité supérieure, soudage plus facile, meilleure ténacité à basse température, et des coûts de matériaux et de fabrication réduits.

Les aciers inoxydables duplex offrent une résistance supérieure et une résistance améliorée aux chlorures, mais sont plus exigeants à traiter.