Liste des types d'acier inoxydable les plus courants

Parmi les matériaux métalliques les plus utilisés, l'acier inoxydable est très demandé en raison de sa propriété particulière d'être non corrosif, solide, très durable et esthétique. Des ustensiles de cuisine aux équipements de soins de santé, des industries chimiques à la construction de bâtiments, toutes les applications utilisent ce matériau de manière vitale.

Catégories et familles d'acier inoxydable

L'acier inoxydable peut être décrit comme un alliage à base de fer contenant au moins 10,5 % de chrome. La forte concentration de chrome permet la création d'une fine couche d'oxyde à la surface. Par ailleurs, tous les aciers inoxydables ne sont pas du même type. Les variations basées sur les alliages et la microstructure donnent lieu à différentes familles d'aciers inoxydables aux propriétés différentes.

Les aciers inoxydables peuvent être divisés principalement sur la base de leurs propriétés métallurgiques, qui dépendent de la composition chimique de l'acier et du processus de traitement thermique. Ces quatre types principaux : austénitique, ferritique, martensitique et duplex, couvrent la majorité des aciers inoxydables utilisés dans le monde. Ces types d'acier présentent des propriétés différentes en termes de résistance, de dureté, de soudabilité et de prix.

La connaissance de ces familles permet à l'ingénieur, au concepteur ou à l'acheteur d'identifier l'acier inoxydable le plus approprié pour la tâche envisagée, par opposition à l'utilisation d'un acier inoxydable à taille unique.

Types courants d'acier inoxydable austénitique

Lesaciers inoxydables austénitiques sont les plus utilisés, représentant plus de la moitié de la production totale d'acier inoxydable dans le monde. Ils sont connus pour leur excellente résistance à la corrosion, leur formabilité supérieure et leur bonne résistance à une gamme de températures.

Les variétés les plus populaires d'acier inoxydable austénitique sont celles de la série 300, qui comprend les aciers inoxydables 304 et 316. Ils contiennent du chrome, du nickel et, dans le cas du 316, du molybdène, qui assure une protection contre les chlorures et les produits chimiques agressifs.

L'acier inoxydable austénitique est non magnétique lorsqu'il est recuit et ne peut être durci. Toutefois, il peut être durci par un travail à froid. En raison de leur ductilité, les aciers inoxydables austénitiques sont très faciles à travailler et peuvent être formés, pliés ou soudés. C'est pourquoi l'acier austénitique est largement utilisé dans des applications telles que les équipements de transformation des aliments, les instruments médicaux, les réservoirs de stockage de produits chimiques, les échangeurs de chaleur et les structures architecturales.

L'un des principaux avantages de l'acier inoxydable austénitique est qu'il résiste à la corrosion dans divers environnements. Mais cela se fait au détriment du prix, en raison de la présence de nickel dans l'acier inoxydable austénitique, et l'acier inoxydable austénitique est donc plus cher que l'acier inoxydable ferritique.

Acier inoxydable ferritique

L'acier inoxydable ferritique contient du chrome mais très peu, voire pas du tout, de nickel. Leur structure est basée sur la ferrite, ce qui les rend magnétiques et relativement moins chers que l'acier inoxydable austénitique.

Les aciers inoxydables 409, 430 et 446 sont des exemples courants d'aciers inoxydables ferritiques. Elles présentent une bonne résistance à l'oxydation ainsi qu'une résistance modérée à la corrosion. Bien que leur résistance à la corrosion soit inférieure à celle de l'acier inoxydable austénitique, ils sont fiables à des températures plus élevées.

L'acier inoxydable ferritique trouve de nombreuses applications dans les systèmes d'échappement des automobiles, les appareils électroménagers, les garnitures décoratives et les machines industrielles. Ce type d'acier présente des valeurs favorables de conductivité thermique et de faibles propriétés de dilatation.

Cependant, les aciers inoxydables ferritiques ont tendance à avoir une ténacité et une soudabilité plus faibles que leurs homologues austénitiques. Ils ont également tendance à présenter des valeurs de formabilité plus faibles, en particulier lorsqu'il s'agit de sections épaisses. Ils conviennent donc lorsque le coût est un facteur important, mais qu'une résistance élevée à la corrosion n'est pas nécessaire.

Acier inoxydable martensitique

Les aciers inoxydables martensitiques présentent une résistance et une dureté élevées. Contrairement aux aciers austénitiques et ferritiques, les aciers inoxydables martensitiques peuvent être durcis. Ils peuvent donc être utilisés dans des applications où la résistance à l'usure et la solidité sont recherchées.

Les nuances martensitiques les plus courantes sont les suivantes : 410, 420 et 440. Ces séries d'aciers inoxydables martensitiques contiennent une plus grande concentration de carbone. La présence de quantités plus importantes de carbone rend l'acier inoxydable plus dur et moins résistant à la corrosion.

L'acier inoxydable martensitique est magnétique et présente une faible résistance à la corrosion ; il peut être utilisé dans des conditions légèrement corrosives. Il est couramment utilisé pour des applications telles que les couteaux, les instruments chirurgicaux, les pales de turbines, les pièces de vannes et les arbres nécessitant une grande solidité et une grande résistance à l'usure.

Le principal inconvénient de l'acier inoxydable martensitique par rapport aux autres types d'acier inoxydable est sa ductilité et sa soudabilité réduites. Cependant, les qualités martensitiques sont toujours très importantes dans leur service respectif en raison de la priorité accordée aux propriétés mécaniques par rapport aux propriétés de résistance à la corrosion.

Aciers inoxydables duplex

Les aciersinoxydables duplex présentent une combinaison caractéristique des propriétés des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques, ce qui donne une microstructure composée de quantités presque égales de ces deux types d'acier. Leur microstructure unique est un facteur clé de la solidité, de la résistance à la corrosion et de la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte.

Les types duplex les plus courants sont le 2205 et le 2507. Ces alliages contiennent des chromates, des quantités modérées de nickel et parfois du molybdène et de l'azote. En raison de cette composition, l'acier inoxydable duplex présente une meilleure résistance aux environnements agressifs, en particulier lorsqu'il s'agit de chlorures.

L'acier inoxydable duplex est largement utilisé dans les usines de traitement du pétrole et du gaz, les usines chimiques, les usines de dessalement, les structures marines et les appareils à pression. Sa plus grande résistance permet aux concepteurs de travailler avec des épaisseurs réduites, ce qui offre des avantages en termes de coûts pour les structures de plus grande taille.

Bien que l'acier inoxydable duplex offre d'excellentes performances, il exige des contrôles plus stricts en matière de soudabilité et de processus de fabrication. Un apport de chaleur non désiré peut perturber l'équilibre des phases, ce qui peut avoir un impact sur les propriétés mécaniques et de résistance à la corrosion.

Tableau de données : Propriétés des différents types d'aciers inoxydables

Pour des matériaux plus résistants à la corrosion, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).

Conclusion

L'acier inoxydable n'est pas un matériau ; il s'agit plutôt d'un groupe d'alliages divers qui ont été conçus pour répondre à des critères d'utilisation différents. Les aciers inoxydables austénitiques dominent les applications nécessitant une résistance à la corrosion et une bonne formabilité, tandis que les aciers ferritiques offrent des solutions rentables pour les environnements modérés. Les aciers inoxydables martensitiques se distinguent par leur solidité et leur résistance à l'usure, et les aciers inoxydables duplex offrent un équilibre parfait entre solidité et résistance à la corrosion pour les conditions les plus exigeantes.