Types d'acier inoxydable: Un guide complet

Introduction

Acier inoxydable est un matériau largement utilisé connu pour ses propriétés exceptionnelles telles que la durabilité, force, et résistance à la corrosion.

Il est utilisé dans diverses industries, de la construction et de l'automobile aux dispositifs médicaux et appareils de cuisine.

La sélection du type d'acier inoxydable approprié garantit des performances et une longévité optimales dans différentes applications. Ce guide fournit un aperçu détaillé des différents types d'acier inoxydable., leurs caractéristiques, et applications adaptées.

1. Qu'est-ce que l'acier inoxydable?

L'acier inoxydable est un alliage composé principalement de fer et d'au moins 10.5% chrome, lui donnant une résistance distinctive à la corrosion. L'ajout de chrome permet la formation d'une fine couche, couche d'oxyde protectrice sur la surface de l'acier, prévenir la rouille et l'oxydation.

D'autres éléments comme le nickel, molybdène, et du manganèse peut également être ajouté pour améliorer des propriétés spécifiques telles que la résistance, ductilité, et résistance à la chaleur et aux produits chimiques.

Propriétés communes de l'acier inoxydable:

• ‌Résistance à la corrosion‌: L'élément chrome de l'acier inoxydable réagit avec l'oxygène pour former une couche dense de chromate de sodium., ce qui réduit efficacement la probabilité de corrosion et confère à l'acier inoxydable une bonne résistance à la corrosion‌.
• ‌Résistance à la chaleur‌: L'acier inoxydable peut conserver d'excellentes propriétés physiques et mécaniques à haute température, a une bonne résistance à la chaleur, et peut conserver de bonnes propriétés physiques et chimiques dans différents environnements de température‌.
• ‌Haute résistance‌: L'acier inoxydable a une résistance élevée et peut résister à une pression et une tension plus élevées‌.
• ‌Sécurité et hygiène‌: L'acier inoxydable ne contient pas de substances radioactives et ne causera aucun dommage au corps humain. Il convient aux équipements de production alimentaire ou aux lignes de production et autres appareils.
• ‌Belle surface‌: La surface de l'acier inoxydable est brillante, facile à nettoyer, et a de faibles coûts de maintenance‌1.
• ‌Bonne usinabilité‌: L'acier inoxydable peut être formé et traité de différentes manières, comme le soudage, traitement à froid, traitement de précision, etc..
• ‌Recyclabilité: Les matériaux en acier inoxydable peuvent être recyclés et ont peu d'impact sur l'environnement.
• ‌Bonne élasticité et plasticité‌: Les matériaux en acier inoxydable ont une bonne élasticité et plasticité et ne sont pas sujets à la casse‌.

Ces caractéristiques rendent l'acier inoxydable largement utilisé dans divers domaines, comme les machines, aviation, industrie militaire, industrie chimique, etc..

2. Types d'acier inoxydable

L'acier inoxydable se divise en cinq grandes familles, chacun avec des microstructures et des compositions chimiques uniques qui confèrent des propriétés distinctes. Comprendre ces classifications est crucial pour sélectionner le bon matériau pour diverses applications, des appareils de cuisine aux composants aérospatiaux. Voici un aperçu approfondi de chaque type:

1. Acier inoxydable austénitique

Structure:
L'acier inoxydable austénitique a un cube à face centrée (FCC) structure cristalline, qui est stable à température ambiante. Cette structure le rend non magnétique et hautement ductile.

Composition:
Ces aciers contiennent généralement 16-26% chrome et 6-22% nickel, avec certaines qualités contenant également du molybdène ou de l'azote pour améliorer la résistance à la corrosion. Faible teneur en carbone (généralement moins que 0.1%) empêche la précipitation des carbures, ce qui peut provoquer une corrosion intergranulaire.

Propriétés:
Les aciers inoxydables austénitiques sont connus pour leur excellente résistance à la corrosion, surtout dans les environnements acides et riches en chlorures. Ils offrent une bonne formabilité et soudabilité, ce qui les rend adaptés aux formes complexes et aux grandes structures. Cependant, ils ne peuvent pas être durcis par traitement thermique; plutôt, ils sont souvent écrouis pour augmenter la résistance.

Notes communes:

• 304: Aussi connu sous le nom 18/8 acier inoxydable, c'est la nuance la plus utilisée en raison de sa polyvalence et de son excellente résistance à la corrosion.
• 316: Contient du molybdène, qui offre une résistance supérieure à la corrosion par piqûres et fissures dans les environnements marins et chimiques.
• 310: Acier résistant aux hautes températures utilisé dans les pièces de four et les échangeurs de chaleur.

Applications:
Les aciers inoxydables austénitiques se retrouvent dans une large gamme de produits, y compris les éviers de cuisine, équipement de transformation des aliments, réservoirs chimiques, et façades architecturales.

2. Acier inoxydable ferritique

Structure:
L'acier inoxydable ferritique a un corps cubique centré (Cci) structure, semblable à celui de l'acier au carbone, ce qui le rend magnétique et moins ductile que les nuances austénitiques.

Composition:
Contenant généralement 10.5-30% chrome et très faible teneur en carbone (moins que 0.1%), ces aciers contiennent peu ou pas de nickel, ce qui les rend plus rentables que les variétés austénitiques.

Propriétés:
Les aciers inoxydables ferritiques offrent une bonne résistance à la corrosion et résistent à la fissuration par corrosion sous contrainte.. Ils ont une meilleure conductivité thermique que les nuances austénitiques mais sont moins adaptés au soudage et au formage..

Notes communes:

• 430: Couramment utilisé dans les garnitures automobiles et les panneaux d'appareils électroménagers en raison de sa bonne résistance à la corrosion et de sa formabilité..
• 409: Contient une faible teneur en chrome, offrant une résistance modérée à la corrosion, souvent utilisé dans les systèmes d'échappement automobiles.

Applications:
Les aciers inoxydables ferritiques sont souvent utilisés dans les applications automobiles, équipement industriel, et garniture décorative.

3. Acier inoxydable martensitique

Structure:
L'acier inoxydable martensitique a un corps tétragonal centré (BCT) structure. Il est magnétique et peut être traité thermiquement pour obtenir une résistance et une dureté élevées..

Composition:
Ces aciers contiennent 12-18% chrome, 0.1-1.2% carbone, et peu ou pas de nickel. La teneur élevée en carbone leur permet d'être durcis et revenus.

Propriétés:
Les aciers inoxydables martensitiques se caractérisent par une haute résistance, dureté, et résistance modérée à la corrosion. Ils peuvent être traités thermiquement pour obtenir une large gamme de propriétés mécaniques, mais sont plus fragiles et moins résistants à la corrosion que les autres familles d'acier inoxydable..

Notes communes:

• 410: Nuance à usage général offrant une bonne résistance à la corrosion et une résistance mécanique élevée.
• 420: Souvent utilisé pour les couverts en raison de sa capacité à être poli pour obtenir une brillance élevée et à conserver ses bords tranchants..
• 440C: Sa teneur élevée en carbone le rend adapté aux applications à forte usure.

Applications:
Les aciers inoxydables martensitiques sont utilisés dans les lames de couteaux, instruments chirurgicaux, arbres, et les vannes.

4. Acier inoxydable duplex

Structure:
L'acier inoxydable duplex a une microstructure mixte d'austénite et de ferrite, généralement dans un 50:50 rapport. Cette structure biphasée lui confère des propriétés uniques.

Composition:
Les aciers duplex contiennent généralement 18-28% chrome, 4.5-8% nickel, et jusqu'à 5% molybdène, à faible teneur en carbone. La composition équilibrée réduit la susceptibilité à la fissuration par corrosion sous contrainte et augmente la résistance mécanique.

Propriétés:
Ces aciers combinent les meilleurs attributs des nuances austénitiques et ferritiques, offrant une grande résistance, excellente résistance à la corrosion, et bonne soudabilité. Ils fonctionnent bien dans des environnements difficiles, comme ceux exposés au chlorure et à l’acide sulfurique.

Notes communes:

• 2205: Le grade duplex le plus largement utilisé, connu pour sa haute résistance et sa résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.
• 2507: Qualité super duplex offrant une solidité et une résistance à la corrosion encore plus élevées.

Applications:
Les aciers inoxydables duplex sont utilisés dans le traitement chimique, industries pétrolières et gazières, applications marines, et échangeurs de chaleur.

5. Durcissement par précipitation (PH) Acier inoxydable

Structure:
Les aciers inoxydables PH ont une microstructure unique qui leur permet d'être traités thermiquement pour obtenir une résistance et une ténacité élevées.. Ils commencent comme austénitiques ou martensitiques et subissent un durcissement par précipitation pour former de fines particules qui augmentent la résistance..

Composition:
Ces aciers sont alliés à des éléments comme l'aluminium, cuivre, et titane, qui forment des composés intermétalliques qui précipitent lors du traitement thermique.

Propriétés:
Les aciers inoxydables PH offrent une combinaison de haute résistance, bonne résistance à la corrosion, et d'excellentes propriétés mécaniques. Ils peuvent être traités thermiquement à différents niveaux de résistance, ce qui les rend polyvalents pour de nombreuses applications exigeantes.

Notes communes:

• 17-4 PH: Le grade PH le plus largement utilisé, combinant haute résistance et résistance modérée à la corrosion.
• 15-5 PH: Offre une ténacité améliorée par rapport à 17-4 PH et est souvent utilisé dans les applications aérospatiales.

Applications:
Les aciers inoxydables PH sont utilisés dans les composants aérospatiaux, vannes hautes performances, engrenages, et autres pièces d'ingénierie de précision.