Introduction à l'acier inoxydable

L'acier inoxydable est l'abréviation d'acier inoxydable et d'acier résistant aux acides. Un acier résistant aux milieux faiblement corrosifs comme l'air, la vapeur et l'eau, ou qui présente une résistance à la rouille, est appelé acier inoxydable. Un acier résistant aux milieux chimiquement corrosifs (comme les acides, les bases et les sels) est appelé acier résistant aux acides.

L'acier inoxydable désigne un acier résistant aux milieux faiblement corrosifs tels que l'air, la vapeur et l'eau, ainsi qu'aux milieux chimiquement corrosifs tels que les acides, les bases et les sels. On l'appelle également acier inoxydable ou acier résistant aux acides. En pratique, on parle souvent d'acier inoxydable pour désigner un acier résistant aux milieux faiblement corrosifs, et d'acier résistant aux acides pour un acier résistant aux milieux chimiques. Du fait de leurs différences de composition chimique, le premier n'est pas nécessairement résistant aux produits chimiques, tandis que le second est généralement résistant à la rouille. La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable dépend des éléments d'alliage qui le composent.

Classifications courantes :

Généralement classés selon leur structure métallographique :

L'acier inoxydable courant se divise généralement en trois catégories selon sa structure métallographique : acier inoxydable austénitique, acier inoxydable ferritique et acier inoxydable martensitique. À partir de ces trois structures de base, des aciers duplex, des aciers inoxydables à durcissement structural et des aciers fortement alliés à moins de 50 % de fer ont été développés pour répondre à des besoins et des applications spécifiques.

1. Acier inoxydable austénitique.

Cet acier inoxydable possède une matrice austénitique cubique à faces centrées (phase CY) et est amagnétique. Son renforcement est principalement obtenu par écrouissage (et il peut développer un léger magnétisme). L'American Iron and Steel Institute désigne des nuances dans les séries 200 et 300, comme le 304.

2. Acier inoxydable ferritique. Cet acier inoxydable possède une matrice composée principalement de ferrite (phase α) à structure cristalline cubique centrée. Magnétique, il ne peut généralement pas être durci par traitement thermique, mais peut être légèrement renforcé par écrouissage. L'American Iron and Steel Institute désigne ces nuances sous les codes 430 et 446.

3. Acier inoxydable martensitique.

Cet acier inoxydable possède une matrice principalement composée de martensite (structure cubique centrée), est magnétique et ses propriétés mécaniques peuvent être ajustées par traitement thermique. L'American Iron and Steel Institute désigne ces nuances par les codes 410, 420 et 440. La martensite présente une structure austénitique à haute température et, lors d'un refroidissement à température ambiante à une vitesse appropriée, cette structure austénitique se transforme en martensite (c'est-à-dire qu'elle durcit).

4. Acier inoxydable austénitique-ferritique (duplex).

Cet acier inoxydable possède une matrice composée d'austénite et de ferrite, la phase minoritaire dépassant généralement 15 %. Il est magnétique et peut être renforcé par écrouissage. L'acier inoxydable de type 329 est un exemple typique d'acier inoxydable duplex. Comparé à l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable duplex offre une résistance mécanique et une tenue à la corrosion intergranulaire, à la corrosion sous contrainte par les chlorures et à la corrosion par piqûres accrues. Sa résistance à la corrosion est nettement améliorée.

5. Acier inoxydable à durcissement structural.

Ce type d'acier inoxydable possède une matrice austénitique ou martensitique qui peut être durcie par précipitation. L'American Iron and Steel Institute désigne ces aciers inoxydables par des numéros de la série 600, comme par exemple 630, qui correspond à l'acier 17-4PH.

De manière générale, les aciers inoxydables austénitiques, à l'exception des alliages, offrent une excellente résistance à la corrosion. Les aciers inoxydables ferritiques peuvent être utilisés dans des environnements moins corrosifs. Dans les environnements légèrement corrosifs, si une résistance ou une dureté élevée est requise, on peut employer des aciers inoxydables martensitiques ou à durcissement structural.

Quel type d'acier inoxydable est résistant à la rouille ?

Trois facteurs principaux influencent la rouille de l'acier inoxydable :

1. La teneur en éléments d'alliage.

De manière générale, un acier contenant 10,5 % de chrome est résistant à la corrosion. Plus les teneurs en chrome et en nickel sont élevées, meilleure est la résistance à la corrosion. Par exemple, l'acier inoxydable 304 nécessite une teneur en nickel de 8 à 10 % et une teneur en chrome de 18 à 20 %. Ce type d'acier inoxydable ne rouille généralement pas.

2. Le procédé de fusion du fabricant influe également sur la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable.

Les grandes aciéries, dotées de technologies, d'équipements et de procédés de fusion de pointe, garantissent un contrôle rigoureux des éléments d'alliage, l'élimination des impuretés et la température de refroidissement des billettes. Leurs produits sont ainsi stables, fiables et d'une qualité intrinsèquement élevée, ce qui les rend résistants à la corrosion. À l'inverse, les petites aciéries, équipées de procédés et de technologies obsolètes, ne parviennent pas à éliminer les impuretés lors de la fusion, rendant la corrosion inévitable.

3. Environnement extérieur : Les environnements secs et bien ventilés sont moins sujets à la rouille.

Les régions à forte humidité, aux pluies continues ou aux niveaux de pH élevés sont plus sujettes à la rouille. Même l'acier inoxydable 304 peut rouiller si l'environnement est trop agressif.

Comment traiter les taches de rouille sur l'acier inoxydable ?

1. Méthodes chimiques

Utilisez une pâte ou un spray de décapage acide pour repassiver les zones rouillées et former un film d'oxyde de chrome qui restaurera la résistance à la corrosion. Après le décapage, il est important de rincer abondamment à l'eau claire pour éliminer toute trace de contaminants et de résidus d'acide. Après tous les traitements, polissez à nouveau avec une polisseuse et appliquez une cire de polissage. Les petites taches de rouille localisées peuvent être éliminées avec un mélange à parts égales d'essence et d'huile moteur, puis essuyez avec un chiffon propre.

2. Méthodes mécaniques

Sablage, grenaillage avec des particules de verre ou de céramique, annihilation, brossage et polissage. Les méthodes mécaniques permettent d'éliminer les contaminants provenant de matériaux préalablement enlevés, de matériaux de polissage ou d'annihilation. Tous les types de contaminants, en particulier les particules de fer étrangères, peuvent être une source de corrosion, surtout en milieu humide. Par conséquent, les surfaces nettoyées mécaniquement doivent idéalement être rincées à sec. Les méthodes mécaniques ne font que nettoyer la surface et ne modifient pas la résistance intrinsèque à la corrosion du matériau. Il est donc recommandé de repolir à l'aide d'une polisseuse et d'appliquer une cire de polissage après le nettoyage mécanique. Nuances et propriétés courantes des aciers inoxydables pour instruments

1. Acier inoxydable 304. C'est l'un des aciers inoxydables austénitiques les plus utilisés. Il convient aux pièces embouties, aux canalisations d'acide, aux conteneurs, aux éléments de structure, aux corps d'instruments divers, etc. Il peut également servir à la fabrication d'équipements et de composants non magnétiques et adaptés aux basses températures.

2. Acier inoxydable 304L. Cet acier inoxydable austénitique à très faible teneur en carbone a été développé pour pallier la forte tendance à la corrosion intergranulaire de l'acier inoxydable 304 dans certaines conditions, due à la précipitation de Cr₂₃C₆. Sa résistance à la corrosion intergranulaire à l'état sensibilisé est nettement supérieure à celle de l'acier inoxydable 304. Hormis une résistance mécanique légèrement inférieure, ses autres propriétés sont similaires à celles de l'acier inoxydable 321. Il est principalement utilisé pour les équipements et composants résistants à la corrosion nécessitant un soudage et ne pouvant subir de mise en solution, ainsi que pour la fabrication de boîtiers d'instruments divers.

3. Acier inoxydable 304H. Il s'agit d'une variante de l'acier inoxydable 304, avec une teneur en carbone de 0,04 % à 0,10 %. Ses performances à haute température sont supérieures à celles de l'acier inoxydable 304.

4. Acier inoxydable 316. Cet acier, dérivé de l'acier 10Cr18Ni12, contient du molybdène, ce qui lui confère une excellente résistance à la corrosion par piqûres et aux milieux réducteurs. Sa résistance à la corrosion est supérieure à celle de l'acier inoxydable 304 en eau de mer et dans d'autres milieux. Il est principalement utilisé pour les matériaux résistants à la corrosion par piqûres.

5. Acier inoxydable 316L. L'acier à très faible teneur en carbone offre une excellente résistance à la corrosion intergranulaire sensibilisée et convient à la fabrication de composants et d'équipements soudés de section épaisse, tels que les matériaux résistants à la corrosion dans les équipements pétrochimiques.

6. Acier inoxydable 316H. Variante interne de l'acier inoxydable 316, avec une teneur en carbone de 0,04 % à 0,10 %, il offre des performances supérieures à haute température par rapport à l'acier inoxydable 316.

7. Acier inoxydable 317. Il offre une résistance supérieure à la corrosion par piqûres et au fluage par rapport à l'acier inoxydable 316L et est utilisé dans la fabrication d'équipements pétrochimiques et d'équipements résistants à la corrosion par les acides organiques.

8. Acier inoxydable 321. Cet acier inoxydable austénitique stabilisé au titane contient du titane pour améliorer sa résistance à la corrosion intergranulaire et offre d'excellentes propriétés mécaniques à haute température. Il peut remplacer l'acier inoxydable austénitique à très faible teneur en carbone. Son utilisation est généralement déconseillée, sauf pour des applications spécifiques telles que les hautes températures ou la résistance à la corrosion par l'hydrogène.

9. Acier inoxydable 347. Cet acier inoxydable austénitique stabilisé au niobium, auquel on ajoute du niobium pour améliorer sa résistance à la corrosion intergranulaire, offre une résistance à la corrosion comparable à celle de l'acier inoxydable 321 dans les milieux corrosifs tels que les acides, les bases et les sels. Il présente également une excellente soudabilité et peut être utilisé comme acier résistant à la corrosion et à la chaleur. Il est principalement utilisé dans les industries thermiques et pétrochimiques, notamment pour la fabrication de conteneurs, de tuyaux, d'échangeurs de chaleur, d'arbres, de tubes de fours industriels et de thermomètres pour tubes de fours.

10. Acier inoxydable 904L. Cet acier inoxydable super austénitique, inventé par la société finlandaise Outokumpu, contient de 24 % à 26 % de nickel en masse et moins de 0,02 % de carbone. Il présente une excellente résistance à la corrosion, notamment dans les acides non oxydants tels que l'acide sulfurique, l'acide acétique, l'acide formique et l'acide phosphorique. Il offre également une excellente résistance à la corrosion par piqûres et à la corrosion sous contrainte. Il est adapté à une utilisation dans l'acide sulfurique à différentes concentrations à une température inférieure à 70 °C. Il présente également une excellente résistance à la corrosion dans l'acide acétique à toutes les concentrations et températures à pression atmosphérique, ainsi que dans les mélanges d'acide formique et d'acide acétique. La norme ASME SB-625 d'origine le classait comme un alliage à base de nickel, tandis que la nouvelle norme le classe comme acier inoxydable. La Chine ne propose qu'une nuance similaire, le 015Cr19Ni26Mo5Cu2. Quelques fabricants européens d'instruments utilisent l'acier inoxydable 904L comme matériau principal. Par exemple, le tube de mesure des débitmètres massiques E+H est fabriqué en acier inoxydable 904L, et les boîtiers de montres Rolex utilisent également de l'acier inoxydable 904L.

11. Acier inoxydable 440C. Cet acier inoxydable martensitique possède la plus haute dureté parmi les aciers inoxydables trempables, atteignant HRC57. Il est principalement utilisé dans les buses, les roulements, les noyaux de vannes, les sièges, les manchons et les tiges.

12. Acier inoxydable 17-4PH. Cet acier inoxydable martensitique à durcissement structural présente une dureté de HRC 44 et offre une résistance, une dureté et une résistance à la corrosion élevées, mais ne peut être utilisé à des températures supérieures à 300 °C. Il présente une bonne résistance à la corrosion atmosphérique et aux acides ou sels dilués. Sa résistance à la corrosion est comparable à celle des aciers inoxydables 304 et 430. Il est utilisé pour la fabrication de plateformes offshore, d'aubes de turbines, d'obus de vannes, de sièges de vannes, de chemises, de tiges de vannes, etc.