Pourquoi l'acier inoxydable est « inoxydable » : mécanisme de base du film passif en chrome
Ce qui distingue l'acier inoxydable de l'acier au carbone ordinaire, c'est sa teneur en chrome d'au moins 10,5 %. Le chrome réagit spontanément avec l'oxygène de l'air pour former un film d'oxyde passif dense et continu riche en chrome-à l'échelle nanométrique. Cette barrière ultra-bloque l'humidité, l'oxygène et les milieux corrosifs, et présente une capacité d'auto-réparation- : des rayures de surface mineures repousseront rapidement la couche protectrice d'oxyde de chrome dans des conditions aérobies, offrant ainsi une résistance à la rouille à long terme-.
Le chrome à lui seul ne fournit que des performances anticorrosion de base-. En s'alliant avec du nickel, du molybdène, de l'azote, du titane et d'autres éléments, l'industrie a développé quatre systèmes métallographiques courants en acier inoxydable adaptés à diverses conditions de service.
Classification, propriétés et scénarios d'application des quatre principaux systèmes en acier inoxydable
1. Aciers inoxydables austénitiques (série 300 : 304, 316L, 321)
Du nickel est ajouté pour stabiliser la microstructure austénitique. Ces nuances sont non-magnétiques, présentent une excellente ductilité et une aptitude au pliage et au soudage supérieures, avec la meilleure résistance globale à la corrosion.
304 (18Cr-8Ni) : qualité à usage général pour les applications civiles ;
316L : allié avec 2 à 3 % de molybdène pour une résistance considérablement améliorée à la corrosion par les ions chlorure, adapté aux zones côtières, au traitement chimique et aux environnements d'eau de mer ;
321 : qualité de titane-stabilisée avec une résistance à haute-température et une immunité à la corrosion intergranulaire, utilisée pour les pipelines et les chaudières à haute-température.
2. Aciers inoxydables ferritiques (série 400 430, 409L ; sans nickel-série 400)
Sans nickel-avec un coût de production inférieur, faiblement magnétique et présentant une excellente conductivité thermique, mais une soudabilité médiocre. Largement appliqué dans les panneaux d'appareils électroménagers, les décorations de cuisine et de salle de bain et les systèmes d'échappement automobiles ; le choix rentable-pour les environnements intérieurs secs.
3. Aciers inoxydables martensitiques (410, 420)
Une teneur élevée en carbone et une faible teneur en chrome permettent un durcissement par trempe, offrant une dureté et un tranchant extrêmes au prix d'une faible résistance à la rouille. Les principales utilisations comprennent les outils de coupe, les valves, les roulements et les lames chirurgicales.
4. Aciers inoxydables duplex (2205, 2507)
Microstructure biphasée- composée d'austénite et de ferrite. Leur résistance à la traction est le double de celle de l'acier inoxydable 304, avec une résistance à la corrosion par piqûre et à la fissuration par corrosion sous contrainte. En tant qu'aciers inoxydables spéciaux haut de gamme, ils sont utilisés dans des conditions de travail à corrosion extrêmement élevée, telles que les installations en haute mer, les processus chimiques acides forts et les projets de dessalement de l'eau de mer.
Clarification des idées fausses courantes dans l’industrie
"L'acier inoxydable non magnétique -est synonyme de haute qualité : l'acier inoxydable ferritique de nuance 430 est magnétique, tandis que l'acier inoxydable 304 travaillé à froid-développe également un léger magnétisme. Le magnétisme ne peut pas être utilisé pour juger de la qualité des matériaux.
« L'acier inoxydable ne rouille jamais » : un brouillard salin intense, un acide fort ou une immersion prolongée dans l'eau peuvent briser le film passif, entraînant une corrosion par piqûres et des taches de rouille. Les qualités de matériaux appropriées doivent être sélectionnées en fonction des environnements de service.
