INOX

Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?

Chacun d'entre nous est confronté presque quotidiennement à l'acier inoxydable. Au plus tard lorsque nous cuisinons ou mangeons avec des couverts, nous tenons dans nos mains un produit en acier allié inoxydable, il est le matériau de référence pour un fabricant de garde-corps. Mais aussi omniprésents que soient ces aciers : Qu'est-ce que l'acier inoxydable au juste ?

 

L'inox est un terme générique pour désigner les aciers inoxydables.

 

Les aciers inoxydables sont des aciers alliés qui possèdent un degré de pureté particulier. Plus de 160 types d'acier différents possèdent les propriétés "inoxydable", "inoxydable" ou "résistant à la rouille" ! Lors de la fusion de l'acier pendant la production, des éléments tels que le chrome, le nickel, le molybdène et le vanadium sont ajoutés, ce qui confère à l'acier inoxydable ses caractéristiques de performance particulières. Le chrome améliore la résistance à la corrosion et le molybdène renforce cet effet. Le nickel rend l'acier plus résistant aux acides et le vanadium augmente la capacité de traitement du matériau.

 

Comment l'acier devient-il de l'acier inoxydable ?

 

L'acier inoxydable fait partie du groupe des aciers inoxydables. Cette caractéristique est obtenue lors de la fabrication de l'acier inoxydable. Il se forme alors un composé de chrome qui réagit avec l'oxygène et qui est appelé couche passive ou couche d'oxyde de chrome. Cette couche supérieure sur l'acier n'a qu'une épaisseur de quelques millièmes de millimètres et protège le matériau contre les influences environnementales. La couche passive se reforme presque entièrement après chaque dommage mécanique. Grâce à elle, l'acier est "imprégné" et ne peut pas rouiller.

Dans des circonstances extrêmes, la couche de passivation peut toutefois être attaquée. Les dommages possibles sont dus aux acides, au chlore, à l'eau salée ou à la rouille en suspension. Dans les zones présentant un risque élevé de corrosion, il convient donc de travailler avec de l'acier inoxydable V4A, qui se caractérise par une plus grande résistance à la corrosion.

 

L'acier inoxydable est un alliage spécial

 

L'acier inoxydable (selon la norme DIN EN 10020) est une désignation pour les aciers alliés ou non alliés présentant un degré de pureté particulier, par exemple les aciers dont la teneur en soufre et en phosphore (appelés compagnons de fer) ne dépasse pas 0,025 %. Souvent, d'autres traitements thermiques (par ex. trempe et revenu) sont ensuite prévus.

 

La seule définition du terme selon laquelle un acier inoxydable est un acier "chimiquement très pur", "inoxydable" ou "inoxydable" est imprécise ou erronée. Un acier inoxydable ne doit pas nécessairement répondre aux exigences d'un acier inoxydable. Néanmoins, dans la vie quotidienne, seuls les aciers inoxydables sont souvent appelés aciers inoxydables. De même, un acier inoxydable n'est pas forcément un acier inoxydable. La proportion de composants d'alliage des différentes sortes d'acier inoxydable (faiblement ou fortement allié) est toutefois définie avec précision.

L'acier inoxydable est également appelé "acier au chrome-nickel", car les composants de base de l'acier inoxydable sont le fer, le chrome et le nickel. Selon les propriétés que l'acier inoxydable doit encore offrir, l'alliage contient en plus grande concentration du molybdène, du manganèse, du vanadium ou d'autres éléments d'alliage. L'acier inoxydable ne peut être qualifié d'"inoxydable" que si sa teneur en chrome atteint au moins 13 pour cent.

 

En fonction des principaux composants de l'alliage et du degré de pureté, l'acier inoxydable peut être réparti dans les 3 groupes principaux suivants :

 

Acier au chrome :

 

Cet alliage a une teneur plus élevée en chrome, ce qui améliore la résistance à la corrosion. Il est utilisé pour fabriquer des lames de couteau, des couverts et des ustensiles de cuisine d'entrée de gamme.

 

Acier au chrome-nickel :

 

Cet alliage d'acier se caractérise par une meilleure résistance à la corrosion et est utilisé dans la production d'éviers et de tambours de machines à laver. L'acier au chrome-nickel est également utilisé pour les couverts et les ustensiles de cuisine de qualité.

 

L'acier au chrome-manganèse :

 

Cet acier inoxydable est particulièrement adapté aux appareils médicaux ou aux bijoux corporels et aux implants. Ce matériau est extrêmement résistant à la corrosion tout en étant facile à travailler.

 

Classification de l'acier inoxydable

 

Les numéros de matériau de l'acier inoxydable offrent une classification précise des différents aciers inoxydables. Ces désignations permettent aux consommateurs et à l'industrie de savoir dans quelle proportion l'acier contient les différents éléments d'alliage. En fonction de ces éléments, les différents types d'acier inoxydable peuvent être classés en fonction de leurs propriétés. Le numéro de matériau offre, outre la marque "acier inoxydable", la meilleure orientation pour savoir quel produit est fabriqué dans quel acier inoxydable.

 

Groupes d'aciers (DIN EN 10027-2)

 

Les aciers inoxydables comprennent par exemple les aciers à haute pureté, pour lesquels des composants tels que l'aluminium et le silicium sont séparés de la masse fondue par un processus de fabrication particulier, ou par exemple aussi les aciers à outils fortement alliés, qui sont prévus pour un traitement thermique ultérieur.

 

Les numéros de groupes d'acier pour les aciers inoxydables selon la norme DIN EN 10027-2 connaissent les désignations suivantes :

 

    10 à 19 - aciers inoxydables non alliés

    20 à 89 - aciers inoxydables alliés

 

Aciers inoxydables alliés

 

Les composants d'alliage de loin les plus fréquents sont :

 

    Chrome (Cr) pour l'acier au chrome

    Chrome et nickel (Ni) pour l'acier au chrome-nickel

    Molybdène (Mo), avec Cr et Ni pour l'acier au molybdène

    Titane (Ti), avec Cr et Ni pour l'acier au titane

    niobium (Nb)

 

il existe en outre de nombreux aciers spéciaux avec d'autres composants

 

Exemple : X5CrNi18-10, matériau n° 1.4301

Selon la norme, le chiffre 43 signifie "inoxydable, avec >2,5 % de Ni, sans Mo, Nb et Ti. Contrairement à l'ancienne orthographe allemande DIN, cette désignation de l'acier selon EN se fait sans espaces.

 

Un acier est considéré comme fortement allié lorsque la part en masse de l'un de ses éléments d'alliage est supérieure à 5 %.

 

H2Aciers inoxydables selon le numéro de matériau et l'utilisation prévue

 

Remarque : AISI (American Iron and Steel Institute) est la désignation américaine des matériaux. Les matériaux mentionnés ci-dessous ne sont qu'un petit extrait des matériaux définis dans les normes.

H3WNr. 1.4003 (X2CrNi12)

 

Un acier ferritique, résistant à la corrosion, contenant 10,5...12,5 % de chrome et un ajout de nickel. Il est beaucoup plus résistant que les aciers de construction généraux, mais moins cher que les aciers fortement alliés résistants à la rouille et aux acides. WNr. 1.4003 se caractérise par une combinaison de bonne résistance à la corrosion et à l'abrasion avec des valeurs de résistance statique et dynamique élevées, une bonne soudabilité et une formabilité sans problème. Le soudage selon tous les procédés connus est possible sans difficulté. Les propriétés de l'acier ne sont que peu affectées par les modifications de la structure dans la zone affectée par la chaleur. L'acier WNr. 1.4003 trouve sa meilleure application là où, jusqu'à présent, les aciers non alliés ou faiblement alliés devaient être traités en surface par peinture ou revêtement pour obtenir de meilleures propriétés anticorrosion, mais où l'utilisation d'un acier inoxydable était exclue pour des raisons de prix.

Utilisation :

    Construction de véhicules ferroviaires - wagons de voyageurs et de marchandises, etc. ; construction de véhicules utilitaires - superstructures de camions, technique de manutention - convoyeurs à bande, bennes basculantes, etc. ; construction de machines et d'appareils - technique hydraulique, domaine de la climatisation, industrie sucrière, technique agricole - silos, équipements d'étables, piquets de vigne, etc. ; autres - profilés, domaine de la construction, gaines de câbles, etc.

 

H3WNr. 1.4016 (X6Cr17), AISI 430

 

Un acier ferritique à 17 % de chrome avec une bonne résistance à la corrosion. L'aptitude au polissage est très bonne, tout comme l'aptitude à l'emboutissage profond et au pliage. L'étirage n'est possible que dans une mesure limitée. Lors du formage, il faut tenir compte du fait que l'acier a tendance à se fragiliser à des températures inférieures à 20 degrés Celsius. L'aptitude au formage à froid est améliorée si l'on chauffe le matériau et l'outil à une température de 100 à 300 degrés Celsius, ce qui est particulièrement recommandé pour les épaisseurs de tôle supérieures à 3 mm. Il faut éviter les plis vifs parallèles au sens de laminage. Un soudage est possible avec des procédés électriques, mais une fragilisation et une diminution de la résistance à la corrosion se produisent dans la zone de soudage. L'usinabilité est comparable à celle des aciers de cémentation alliés. Comme pour toutes les qualités douces, il faut s'attendre à la formation d'arêtes rapportées et à un écoulement des copeaux entravé.

 

    Utilisation :

    La teneur élevée en chrome confère à l'acier une bonne résistance à l'eau, à la vapeur d'eau, à l'humidité de l'air ainsi qu'aux acides et aux bases faibles. Les possibilités d'utilisation sont très variées, par exemple pour les appareils ménagers et de cuisine, dans l'hôtellerie et la restauration, dans la production d'aliments et de boissons, dans l'industrie du meuble, la décoration d'intérieur, la technique médicale et dans certaines branches de l'industrie chimique, dans les installations sanitaires, de chauffage et de climatisation et dans de nombreux autres domaines.

 

H3WNr. 1.4021 (X20Cr13), AISI 420

 

Un acier de traitement inoxydable allié au chrome avec une teneur moyenne en carbone. Il est toujours utilisé à l'état trempé et revenu. Une bonne résistance à la corrosion n'est garantie que si la surface est finement polie. L'aptitude au polissage est très bonne. Le soudage n'est possible qu'en prenant certaines précautions et n'est généralement pas recommandé. L'usinabilité est comparable à celle des aciers de traitement alliés et ne présente pas de difficultés particulières.

 

    Utilisation :

    Cet acier peut être utilisé dans tous les cas où des éléments de construction, des appareils et des instruments devant présenter une résistance moyenne sont exposés à l'action de l'eau, de la vapeur d'eau ou de l'humidité de l'air. Il est largement utilisé dans la construction de machines, de turbines, de pompes, pour la robinetterie, les appareils ménagers, les articles de sport, les instruments médicaux et chirurgicaux, etc.

 

H3WNr. 1.4104 (X14CrMoS17, anciennement X12 CrMoS 17), AISI 430F

 

Un acier de décolletage inoxydable trempé et revenu contenant 17 % de chrome et du molybdène ajouté, allié au soufre pour améliorer l'usinabilité. L'augmentation de la teneur en soufre réduit la résistance à la corrosion et la ténacité. Cette qualité ne convient pas pour le formage à froid, ni pour les soudures d'assemblage.

 

    Utilisation :

    Pour les pièces tournées lors de travaux de décolletage, lorsque les exigences en matière de résistance à la corrosion ne sont pas élevées.

 

WNr. 1.4301 (X5CrNi18-10), AISI 304 (V2A)

 

Un acier Cr-Ni 18/10 austénitique et résistant aux acides qui, en raison de sa faible teneur en carbone, est résistant à l'intergranulation après le soudage pour des épaisseurs de tôle jusqu'à 5 mm, même sans traitement thermique ultérieur. Il est autorisé pour une sollicitation thermique jusqu'à 300 degrés Celsius. Pour des températures de travail plus élevées, il convient d'utiliser l'acier stabilisé au titane selon WNr. 1.4541. La soudabilité est bonne selon tous les procédés électriques, le soudage par fusion au gaz ne doit pas être utilisé. L'acier présente une très bonne aptitude au polissage et une formabilité particulièrement bonne par emboutissage, pliage, roulage, etc. Lors de l'usinage, il faut travailler avec des outils en acier à coupe rapide fortement allié ou en métal dur en raison de la tendance à l'écrouissage.

 

Utilisation :

    L'acier est résistant à l'eau, à la vapeur d'eau, à l'humidité de l'air, aux acides alimentaires ainsi qu'aux acides organiques et inorganiques faibles. Il a des applications très variées, par exemple dans l'industrie alimentaire, la production de boissons, l'industrie pharmaceutique et cosmétique, la construction d'appareils chimiques, l'architecture, la construction de véhicules, les objets et appareils ménagers, les instruments chirurgicaux, la construction de bars et de cuisines, les installations sanitaires, les bijoux et les objets d'art. L'électropolissage permet d'augmenter considérablement la résistance à la corrosion. Ceci est notamment exigé dans les secteurs pharmaceutique, alimentaire et médical. Cet acier Cr-Ni n'est pas adapté aux applications dans les piscines (voir aussi corrosion fissurante sous tension).

 

WNr. 1.4305 (X8CrNiS18-9, anciennement X10 CrNiS 18 9), AISI 303

 

Un acier Cr-Ni 18/10 austénitique qui est allié au soufre pour améliorer l'usinabilité, ce qui permet un usinage sur des machines automatiques. La teneur en soufre plus élevée réduit la résistance à la corrosion. Elle est meilleure que celle de l'acier 1.4104 et correspond à peu près à celle de l'acier 1.4016. Cette qualité ne convient pas pour le formage à froid, ni pour les soudures d'assemblage. En raison de la teneur en soufre, les surfaces décolletées sont rendues rugueuses lors de l'électropolissage.

 

    Utilisation :

    Pour les pièces tournées lors de travaux de décolletage, lorsqu'une meilleure résistance à la corrosion que celle de l'acier 1.4104 est souhaitée.

 

WNr. 1.4306 (X2CrNi19-11), AISI 304L

 

Un acier Cr-Ni austénitique, résistant aux acides, avec une teneur en carbone extrêmement faible, ce qui se traduit par une résistance accrue à la corrosion intercristalline. Les tôles de plus de 6 mm ne nécessitent pas de traitement ultérieur, même si elles ont été soudées dans des conditions moins favorables. La soudabilité est bonne selon tous les procédés électriques, mais le soudage au gaz ne doit pas être utilisé. L'acier est très facile à polir. La température maximale d'utilisation est estimée à 500 degrés Celsius. En raison de la teneur en carbone extrêmement faible, la dureté, la résistance et la limite d'élasticité à l'état trempé sont particulièrement basses, plus basses que pour tous les autres aciers Cr-Ni austénitiques. Il en résulte une très bonne aptitude au formage à froid. En raison de la tendance à l'écrouissage, il faut toujours travailler avec des outils bien affûtés en acier à coupe rapide fortement allié ou en métal dur lors de l'enlèvement de copeaux.

 

    Utilisation :

    La résistance chimique est comparable à celle de l'acier 1.4301, ce qui permet des applications similaires. L'aptitude au formage à froid est cependant encore meilleure.

 

WNr. 1.4307 (X2CrNi18-9), AISI 304L

 

Un acier Cr-Ni austénitique, résistant aux acides, avec des propriétés similaires à celles du 1.4306, mais avec une résistance à la corrosion et une teneur en Ni plus faibles. Résistance minimale à la traction : 520 N/mm².

 

    Utilisation :

    La résistance chimique est comparable à celle du 1.4301, ce qui permet des applications similaires. Le coût du 1.4307 est inférieur à celui du 1.4301 pour une résistance à la corrosion équivalente.

 

WNr. 1.4310 (X10CrNi18-8, anciennement X12 CrNi17 7), AISI 301

 

Le X10CrNi18-8 allié au chrome-nickel selon la norme DIN EN 10088-1 est souvent utilisé pour les pièces résistantes à la corrosion. La résistance des pièces normalisées telles que les rondelles-ressorts est obtenue par laminage à froid pour le X10CrNi18-8. L'épaisseur maximale du matériau pour les rondelles-ressorts est donc limitée à 2,0 mm. L'écrouissage entraîne une magnétisation plus ou moins prononcée. Domaines d'utilisation : Industrie alimentaire et industrie chimique (module d'élasticité à 20 °C env. 190 000 N/mm², flexible de -150 °C à 210 °C).

 

WNr. 1.4316 (X1CrNi19-9)

 

Produit d'apport pour le soudage avec une teneur en carbone particulièrement faible.

WNr. 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2) AISI 316

WNr. 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2), AISI 316L

WNr. 1.4440 (X2CrNiMo19-12), AISI 316L

 

Ce matériau est utilisé comme métal d'apport pour le soudage d'aciers tenaces à froid (1.4016, 1.4301). La teneur en molybdène doit être inférieure à 2,5 % pour qu'il puisse remplir sa fonction pour le soudage du 1.4016.

 

WNr. 1.4435 (X2CrNiMo18-14-3), AISI 316L

 

Ce matériau est très proche du 1.4404 en termes de composition et se distingue du 1.4404 par le fait qu'il est disponible avec une teneur en ferrite δ définie de ≤3%, ≤1% et ≤0,5%. Il est très résistant à la corrosion et est utilisé dans la construction d'installations pharmaceutiques. Lorsque la teneur en ferrite δ est très faible, l'acier perd son élasticité et devient cassant.

 

WNr. 1.4452 (X13CrMnMoN18-14-3), P2000

WNr. 1.4462 (X2CrNiMoN22-5-3)

 

Ce matériau est classé dans la catégorie des aciers duplex, car il est constitué d'un mélange de grains cristallins austénitiques et ferritiques. La structure optimale est obtenue par un traitement thermique (recuit de mise en solution) avec un rapport austénite/ferrite d'environ 50:50. Cet acier se caractérise surtout par sa grande résistance à la corrosion, notamment à la corrosion par piqûres et à la corrosion fissurante. Ses valeurs caractéristiques de résistance sont environ deux fois plus élevées que celles des autres aciers inoxydables.

 

WNr. 1.4541 (X6CrNiTi18-10)

 

Ce matériau possède une excellente résistance à un grand nombre de fluides agressifs, y compris les produits pétroliers chauds, la vapeur et les gaz de combustion. En fonctionnement continu à l'air, bonne résistance à l'oxydation jusqu'à environ 900 °C, en cas de changement de température jusqu'à environ 800 °C. En cas d'utilisation dans du dioxyde de carbone, résiste jusqu'à 650 °C.

 

Bien soudable selon tous les procédés de soudage connus. Il est allié au titane en tant qu'agent de formation de carbure et résiste donc à la désintégration des grains selon la norme DIN EN ISO 3651, de sorte qu'un traitement thermique ultérieur après le soudage n'est pas nécessaire, quelle que soit la section. Le matériau se caractérise par une bonne ductilité. Pour l'usinage par enlèvement de copeaux, seuls des outils bien affûtés doivent être utilisés, sinon il se produit un fort durcissement de la surface qui rend difficile un usinage ultérieur.

 

    Utilisation :

    Nucléaire (également dans le sodium liquide), instrumentation dans la construction de réacteurs, chimie. Construction d'appareils (très bonne résistance à la corrosion), par ex. production d'acide acétylique et nitrique, échangeurs de chaleur, fours de recuit, industrie du papier et du textile, traitement du pétrole et pétrochimie, industrie des graisses et du savon, industrie alimentaire, laiteries et fermenteurs.

 

WNr. 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2), AISI 316Ti, (V4A)

 

Bonne soudabilité selon tous les procédés de soudage connus. Un traitement thermique après le soudage n'est généralement pas nécessaire. Dans des cas particuliers, lorsque la réduction des tensions de soudage semble appropriée pour des raisons de chimie de la corrosion, un traitement thermique doit être effectué (par exemple 1/2 heure à 900 ºC). Bonne ductilité. Comme pour le 1.4541, seuls des outils bien affûtés devraient être utilisés pour l'usinage par enlèvement de copeaux. Les aciers peuvent être polis. En raison de l'inclusion de carbures de titane très durs, des rayures peuvent toutefois se former dans la surface lors du meulage mécanique par arrachement et entraînement des grains de carbure de titane. Celles-ci ne sont toutefois visibles qu'après l'électropolissage en raison de l'encrassement par la poussière de ponçage. Dans de nombreux cas, cette structure de surface ne convient pas à l'utilisation dans la construction d'installations pharmaceutiques.

 

    Utilisation :

    La résistance accrue à la corrosion et aux piqûres de corrosion prédestine ces aciers à une utilisation surtout dans le vaste domaine de la construction d'appareils chimiques. La construction d'appareils. Autres domaines d'application : Énergie nucléaire, technique du vide, instrumentation dans la construction de réacteurs, construction de sous-marins, construction de fours, industrie du transsulfite, du sulfite, de la cellulose, du textile, des peintures, des acides gras, industrie photochimique et pharmaceutique.

 

WNr. 1.4581 (GX5CrNiMoNb19-11-2)

 

Acier austénitique moulé résistant à la rouille et aux acides, souvent réalisé en moulage de précision. Un traitement thermique sous forme de recuit de mise en solution suivi d'une trempe permet de régler définitivement les propriétés du matériau. Résistant aux acides minéraux. Résistance à la traction 440 N/mm², limite d'élasticité Rp 0,2 185 N/mm², allongement à la rupture A5 25%, résilience AV (ISO-V) 40 J, dureté HB 130-200. La teneur en Nb est huit fois supérieure à la teneur en carbone (C ≤ 0,07%).

 

En raison de sa similitude directe avec le 1.4571, cet acier coulé trouve son application dans les mêmes domaines, par exemple comme corps de pompe en contact avec le produit.

 

WNr. 1.4841 (X15CrNiSi25-21, anciennement X15 CrNiSi25 20)

 

Excellente résistance à la corrosion. Utilisable jusqu'à 900 °C en cas de fonctionnement dans une atmosphère contenant du dioxyde de carbone. Résistant à l'acide nitrique fumant à 20 °C et aux nitrates fondus jusqu'à 420 °C Utilisable en service continu à l'air jusqu'à environ 1150 °C, en cas de changement de température jusqu'à environ 1000 °C. L'utilisation du matériau dans la plage de 550 à 850 °C ne peut pas être recommandé pour le service continu, car il a tendance à présenter une précipitation de phase σ et devient donc cassant après refroidissement à température ambiante.

 

L'acier convient pour le soudage par fusion selon les différents procédés à l'arc. Un préchauffage ainsi qu'un traitement thermique après le soudage ne sont pas nécessaires. Parfaitement transformable à chaud et à froid. Un traitement thermique est recommandé après le formage à chaud et à froid (1050 à 1100 ºC, refroidissement à l'eau ou à l'air). L'usinage par enlèvement de copeaux est tout à fait réalisable si l'on utilise des outils de qualité et si l'on choisit correctement les conditions de coupe. L'utilisation d'outils en métal dur est recommandée.

 

Cet acier est utilisé lorsque son excellente résistance à la calamine, associée à une résistance élevée à la chaleur, est un avantage. En raison de sa teneur élevée en Ni, il est toutefois sensible aux gaz de four contenant du soufre, surtout en atmosphère réductrice. Spécialement : centrales électriques, industrie pétrolière et pétrochimique, construction de fours, échangeurs de chaleur, réchauffeurs d'air, fours à ciment, fours de briqueterie, fabrication du verre.

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