L’Inox, ses alliages, ses comportements, ses nuances !

inox_omahaLes aciers inoxydables sont présents dans d’innombrables domaines : vie quotidienne, industrie mécanique, agroalimentaire, chimie, transports, médecine et chirurgie, etc.

Ce sont des alliages de fer et de carbone auquel on vient ajouter du chrome et d’autres éléments, notamment le nickel, mais aussi parfois le molybdène et le vanadium, afin d’améliorer la résistance à la corrosion.

Généralités :

Les aciers inoxydables restent difficilement remplaçables grace eurs caractéristiques mécaniques élevées: résistance aux efforts, dureté et résistance aux chocs .

Types de corrosion :

Comme tous les alliages métalliques, ces aciers peuvent subir une corrosion chimique uniforme qui attaque les surfaces de manière régulière ; on peut alors mesurer la masse perdue par unité de surface et par unité de temps.

D’autres formes de corrosion caractérisent les aciers inoxydables austénitiques et peuvent se révéler très gênantes à l’usage :

La corrosion intergranulaire, en cheminant entre les microcristaux, finit par désagréger le métal Cette corrosion est particulièrement vicieuse car elle se développe dans des endroits confinés, à des niveaux de liquide minimum et elle provoque très souvent la ruine de l’assemblage.

La corrosion par piqûres n’est généralement pas due à une hétérogénéité du matériau mais à la présence accidentelle d’une poussière métallique qui, en milieu humide, forme une pile électrique. Un milieu à la fois très acide et très oxydant peut produire des effets similaires.

La corrosion sous tension provoque la mise hors service très rapide des objets qu’elle attaque. Elle est heureusement très rare. Pour qu’elle se produise, il faut que les pièces comportent des parties mises en tension, même faiblement, sous l’effet des contraintes de service.et qu’elles soient en outre exposées à un milieu corrosif de type eau impure, solutions de chlorures même très diluées, soude caustique chaude.

La corrosion caverneuse,

La corrosion par aération différentielle,

Rôle des éléments d’alliage

Le chrome (Cr): On doit la résistance des aciers inoxydables aux agents oxydants.

Le nickel (Ni): Favorise la formation de structures homogènes de type austénitique, intéressantes pour éviter la corrosion mais à éviter soigneusement dans le domaine du frottement .

Le molybdène (Mo) et le cuivre (Cu): Améliorent la tenue dans la plupart des milieux corrosifs, en particulier ceux qui sont acides, mais aussi dans les solutions phosphoriques, soufrées, etc. Le molybdène accroît la stabilité des films de passivation.

Le tungstène (W) améliore la tenue aux températures élevées des aciers inoxydables austénitiques.

Letitane(Ti)doit être utilisé à une teneur qui dépasse le quadruple de la teneur en carbone.Il évite l’altération des structures métallurgiques lors des transports à chaud.

Types d’aciers inoxydables

Les aciers au chrome sont ferritiques et magnétiques à l’état adouci.

Les aciers au nickel-chrome sont en général austénitiques et le traitement d’hypertrempe, loin de les durcir, a au contraire la propriété de les adoucir. Il existe d’innombrables nuances appropriées aux usages les plus divers.

En ce qui concerne l’usage :

Les aciers martensitiques sont utilisés lorsque l’on recherche des caractéristiques de résistance mécanique élevées. Les plus courants titrent 13 % de chrome avec au moins 0,08 % de carbone. D’autres nuances sont plus chargées en éléments d’addition, avec éventuellement un faible pourcentage de nickel.

Les aciers ferritiques ne prennent pas la trempe. On trouve dans cette catégorie des aciers réfractaires à haute teneur en chrome (jusqu’à 30 %), particulièrement intéressants en présence de soufre.

Les aciers austénitiques sont de loin les plus nombreux, en raison de leur résistance chimique très élevée, de leur ductilité comparable à celle du cuivre ou du laiton et aussi de leurs bonnes caractéristiques mécaniques. Les teneurs en éléments d’addition tournent autour de 18 % de chrome et 10 % de nickel. La teneur en carbone est très basse et la stabilité améliorée par des éléments tels que le titane ou le .niobium

Les aciers auténito-ferritiques ont été développés en Suède dans les années 1930 pour améliorer la tenue à la corrosion des équipements utilisés dans les procédés de fabrication du papier sulfurisé.

 

Influence de divers milieux

Eaux industrielles : l’eau pure est sans effet mais les chlorures (et dans une moindre mesure beaucoup d’autres sels), même à l’état de traces, sont particulièrement néfastes pour les aciers inoxydables ; les nuances contenant du molybdène sont les plus indiquées.

Vapeur d’eau : normalement sans effet, elle peut toutefois poser des problèmes si elle contient certaines impuretés.

Atmosphères naturelles : à l’exception des atmosphères marines : elles posent d’autant moins de problèmes que l’acier contient davantage d’éléments nobles et que la surface est mieux polie.

Atmosphères marines et industrielles : les aciers au chrome s’altèrent très lentement mais on préfère en général utiliser des aciers au molybdène.

Acide nitrique : il attaque la plupart des métaux industriels mais l’acier inoxydable en général lui résiste particulièrement bien, par suite de la passivation de sa surface : le molybdène n’est intéressant que si l’acide contient des impuretés.

Acide sulfurique : la résistance dépend beaucoup de la concentration et la présence d’impuretés oxydantes améliore la passivation. D’une manière générale les nuances austénitiques contenant du molybdène sont les meilleures.

Acide phosphorique : la résistance est généralement bonne mais il faut surveiller les impuretés, en particulier l’acide fluorhydrique.

Sulfites acides : la corrosion peut être catastrophique car ces solutions, que l’on rencontre souvent dans les papeteries, comportent beaucoup d’impuretés ; là encore les alliages au molybdène sont préférables.

Acide chlorhydrique : la corrosion augmente régulièrement au fur et à mesure que la concentration augmente, l’association est donc à éviter.

Acides organiques : ils ne sont généralement pas aussi corrosifs que les acides minéraux et ceux que l’on rencontre dans l’industrie alimentaire :

les acides acétique, oxalique, citrique, etc. sont pratiquement sans effet.

Solutions alcalines : les solutions froides n’ont pratiquement pas d’action

Attention !! mais il n’en est pas de même pour les solutions concentrées et chaudes.

Solutions salines : le comportement est généralement assez bon, sauf en présence de certains sels comme les chlorures ;

les nitrates au contraire favorisent la passivation et améliorent la tenue.

Produits alimentaires : il n’y a généralement aucun problème de corrosion sauf avec certains produits qui contient des composants sulfureux naturels ou ajoutés, comme la moutarde et les .vins blancs

Produits organiques : ils sont généralement sans action sur les aciers inoxydables, sauf s’ils sont chlorés :

les colles, savons, goudrons, produits pétroliers, etc. ne posent aucun problème.

Sels et autres produits minéraux fondus : les produits alcalins corrodent tous les aciers inoxydables .

Mais les nitrates, cyanures, acétates, … ne les attaquent pas.

La plupart des autres sels et des métaux fondus produisent des dégâts rapides.

Entretien

Dans beaucoup de cas un nettoyage au savon suffit. Il existe des détersifs appropriés mais rien ne vaut en fin de comptel’acide nitrique qui élimine les dépôts et laisse une surface très bien passivée.

Comment lire un matériau

Exemple : Nuance 904

Le numéro du matériau 1.4539

-1 désigne la famille acier
-45 indique un groupe d’aciers inoxydables
-39 la nuance individuelle

Comment lire un symbole chimique d’ un acier fortement allié

Ex : X10CrNi18-8

X +% carbone * 100 + Eléments d’alliage + %

Austénitique

AISI                                        NFA                                   Symbolique                          Numérique

  • 304                             H Z7 CN 18.09                X6CrNi18-10                          1.4948
  • 304L                           Z2 CN 18.10                    X2CrNi19-11                            1.4306
  • 304L                          Z3 CN 19.09                     X2CrNi18-9                             1.4307
  • 321                             Z6 CNT 18.10                   X6CrNiTi18-10                       1.4541
  • 321                             H Z6 CNT 18.10               X6CrNiTiB18-10                    1.4941
  • 316                             Z7 CND 17.11.02              X5CrNiMo17-12-2                 1.4401
  • 316L                          Z2 CND 17.12                    X2CrNiMo17-12-2                 1.4404
  • 316L Mo sup         Z2 CND 18.14.03              X5CrNiMo18-14-3                 1.4435
  • 316Ti                        Z6 CNDT 17.12                  X6CrNiMoTi17-12-2             1.4571

Austéno-Ferritique

AISI                           NFA                                         Symbolique                          Numérique

Duplex/318LN    Z2 CND 22.05.03                X2CrNiMoN22-5-3                  1.4462
Super Duplex      Z3 CND 25.06 Az                  X2CrNiMoCuWN25-7-4         1.4501
……………………..Z2 CN 23.04 Az

Super Austénitique Férritique

AISI                           NFA                                         Symbolique                          Numérique

904L                     Z1 NCDU 25.20.04               X1NiCrMoCu25-20-5                1.4539
928                        Z1 NCDU 31.27.03                 X1NiCrMoCu31-27-7                1.4563
409L                     Z3 CT 12                                     X2CrTi12                                        1.4512
410S                     Z8 C12                                          X6Cr13                                            1.4000
430                       Z8 C17                                          X6Cr17                                             1.4016
434                       Z8 CD 17.01                                X6CrMo17-1                                  1.4113

Martensitique

AISI                           NFA                                         Symbolique                          Numérique

410                      Z12 C 13                                        X12Cr13                                        1.4006

420                  Z30 C13                                          X30Cr13                                           1.4028

420                 Z44 C14                                           X46Cr13                                            1.4034

Réfractaire

AISI                           NFA                                         Symbolique                          Numérique

310S               Z8CN25.20                                   X8CrNi25-21                                   1.4845

309S              Z15 CN 24.13                                X12CrNi23-13                                 1.4833

Alliage de Nickel

Désignation        Commerciale                          Symbolique                             Numérique

Alloy 200                  Nickel 200                            Ni99-2                                         2.4066

Alloy 201                   Nickel 201                              LCNi99                                       2.4068

Alloy 400                  Monel 400                             NiCu30Fe                                  2.436

Alloy 600                  Inconel 600                           NiCr15Fe                                    2.4816

Alloy 625                   Inconel 625                            NiCr22Mo9Nb                        2.4856

Alloy 800                  Incoloy 800                          X10NiCrAlTi32-30                 1.4876

Alloy 800 HT          Incoloy 800 HT                  X8NiCrAlTi32-21                     1.4876

Alloy 825                   Incoloy 825                           NiCr21Mo                                   2.4858

Alloy C22                  Hastelloy C22                      NiCr21Mo14W                          2.4602

Alloy C276               Hastelloy C276                     NiMo16Cr15W                          2.4819

Valeurs données à titre indicatif

** Marques déposées par International Nickel Cie et H.Wiggin et Cie