Caractéristiques générales

L'acier inoxydable est un alliage complexe qui résiste à la corrosion sous l'influence de l'humidité de l'air et du sol, ainsi que dans des environnements agressifs. En 1913, Harry Brearley, qui a expérimenté différents types d'alliages, a découvert la capacité de l'acier à forte teneur en chrome à résister à la corrosion acide.

Composition chimique

La règle empirique suivante s'applique au choix de la composition chimique d'un alliage résistant à la corrosion. Si un métal résistant à la corrosion (comme le fer) est ajouté à un métal qui forme une solution solide avec lui et qui est résistant à la corrosion (comme le chrome), l'effet protecteur n'est pas uniforme. Si un deuxième alliage est ajouté, la résistance à la corrosion n'augmente pas proportionnellement à la quantité de l'élément d'alliage, mais plutôt par paliers. Le principal élément d'alliage de l'acier inoxydable est le chrome Cr (12-20 %). Outre le chrome, l'acier contient également des éléments qui accompagnent le fer (C, Si, Mn, S, P), ainsi que des éléments ajoutés à l'acier pour lui conférer les propriétés physiques et mécaniques et la résistance à la corrosion nécessaires (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).

Le chrome

La résistance à la corrosion est directement liée à la teneur en chrome de l'alliage. À partir d'une teneur de 13 %, le métal devient résistant à la corrosion dans des conditions normales et dans des environnements peu agressifs. À partir de 17 % de chrome, il devient résistant à la corrosion dans des environnements oxydants et autres plus agressifs. En particulier, dans l'acide nitrique dont la concentration peut atteindre 50 %. La résistance à la corrosion s'explique par la formation d'une fine pellicule d'oxydes insolubles à la surface de la pièce chromée en contact avec les milieux agressifs. L'état de la surface du matériau, l'absence de tensions internes et de défauts cristallins sont d'une grande importance. Dans les acides forts (sulfurique, chlorhydrique, phosphorique et leurs mélanges), on utilise des alliages complexes à forte teneur en Ni et des additifs Mo, Cu, Si.

Classification :

Selon leur composition chimique, les aciers inoxydables au chrome sont divisés en : martensitiques, semi-ferritiques (martensitiques-ferritiques), ferritiques. Les aciers au chrome-nickel sont divisés en austénitiques, austénitiques-ferritiques, austénitiques-martensitiques et austénitiques-carburés. La classification des aciers au chrome-manganèse-nickel est la même que celle des aciers inoxydables au chrome-nickel.

Aciers inoxydables austénitiques

Ils se subdivisent en aciers sujets à la corrosion intergranulaire et en aciers stabilisés avec ajouts de Ti et de Nb. Une réduction significative de la propension à la corrosion intergranulaire est obtenue en réduisant la teneur en carbone à 0,03 %. Les aciers inoxydables sujets à la corrosion intergranulaire sont généralement traités thermiquement après le soudage. Les alliages Fe + Ni sont largement utilisés, dans lesquels le nickel stabilise la structure austénitique du fer et l'alliage acquiert des propriétés faiblement magnétiques.

Aciers martensitiques et martensitiques-ferritiques

Ils présentent une bonne résistance à la corrosion à l'air libre et dans des atmosphères peu agressives (solutions faibles de sels et d'acides) et ont des propriétés mécaniques élevées. Ils sont principalement utilisés dans les produits résistants à l'usure, pour les outils de coupe tels que les couteaux, pour les éléments et constructions élastiques et dans l'industrie alimentaire et chimique pour les pièces en contact avec des milieux légèrement agressifs. Ce type d'acier comprend des aciers tels que le 30X13, le 40X13 , etc.

Aciers ferritiques.

Les aciers ferritiques sont utilisés dans les environnements oxydants (par exemple les solutions d'acide nitrique) pour les appareils électroménagers, l'industrie alimentaire et l'industrie légère, les équipements d'échange de chaleur et la construction de centrales électriques. Ces aciers offrent une grande résistance à la corrosion dans l'acide nitrique, les solutions aqueuses d'ammoniac, le nitrate d'ammonium, les mélanges d'acides nitrique, phosphorique et fluorhydrique et d'autres environnements agressifs. Ce type d'acier comprend la série 400.

Aciers austénitiques

Les caractéristiques de service élevées (résistance mécanique, ductilité et résistance à la corrosion dans la plupart des environnements de travail) et la bonne aptitude à la transformation sont les avantages des aciers de cette catégorie. C'est pourquoi les aciers austénitiques résistants à la corrosion sont largement utilisés comme matériaux de construction dans diverses branches de l'ingénierie mécanique. Les aciers de la série 300 appartiennent à cette classe.

Aciers austéno-ferritiques

Ce groupe d'aciers présente l'avantage d'une meilleure limite d'élasticité que les aciers austénitiques monophasés, d'une absence de tendance à la croissance du grain tout en conservant la structure biphasée, d'une teneur en nickel basique plus faible et d'une bonne soudabilité. Ces aciers trouvent une large application dans diverses branches de l'ingénierie moderne, en particulier dans le génie chimique, la construction navale et l'aviation. Ce type d'acier comprend les aciers 08X22H6T, 08X21H6M2T, 08X18H8H2T.

Aciers austénitiques-martensitiques.

Les exigences des nouvelles branches de l'équipement moderne en matière d'aciers résistants à la corrosion avec une résistance et une adaptabilité accrues ont entraîné le développement d'aciers de type transitionnel. Il s'agit d'aciers de type 07Cr16Ni6, 09Cr15Ni9Yu, 08Cr17Ni5M3.

Alliages à base de fer-nickel et de nickel.

Lors de la fabrication d'équipements chimiques, en particulier pour le travail dans les acides sulfurique et chlorhydrique, il est nécessaire d'utiliser des alliages dont la résistivité à la corrosion est plus élevée que celle des aciers austénitiques. À cet effet, les alliages à base de fer-nickel de type 04ChN40MTDTU et les alliages à base de nickel-molybdène H70MF, à base de chrome-nickel CrN58 et à base de chrome-nickel-molybdène CrN65MV, CrN60MB sont utilisés pour la fabrication d'équipements chimiques.

Production et application

Selon l'ISSF, l'industrie mondiale de l'acier inoxydable a produit environ 25 millions de tonnes d'acier inoxydable en 2010. Les aciers CrNi sont principalement utilisés dans les presses hydrauliques, les pales de turbines, les raccords de craqueurs, les ressorts, les lames de couteau et les appareils ménagers.

Les aciers austénitiques stabilisés sont utilisés dans les équipements de soudage qui travaillent dans des environnements agressifs et dans les produits qui fonctionnent à des températures élevées de 550 à 800°C. Les aciers au chrome-nickel et au chrome-manganèse-nickel sont utilisés dans la production d'articles domestiques, en particulier la coutellerie (aciers de qualité alimentaire). Dans l'industrie alimentaire ;
Les aciers inoxydables sont utilisés à l'état déformé et à l'état moulé.

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