Tout le monde connaît l'acier inoxydable, mais les non-professionnels ne savent généralement pas que l'acier inoxydable est divisé en différents types et même en centaines de nuances.
L'acier inoxydable est un concept très général. Selon la norme européenne EN 10088, l'acier inoxydable désigne une catégorie de matériaux métalliques ayant une teneur en chrome (Cr) supérieure à 10,5 % et une fonction anticorrosion. D'autres éléments d'alliage peuvent également être ajoutés pour d'autres considérations de performance.
D'une manière générale, l'acier inoxydable est divisé en cinq catégories : l'acier inoxydable martensitique, l'acier inoxydable ferritique, l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable duplex et l'acier inoxydable à durcissement par précipitation.
Afin de distinguer rapidement ces cinq types d’acier inoxydable, un jugement préliminaire peut être porté sur la base de la teneur en alliage du matériau.
Acier inoxydable martensitique
Figure 1 Acier inoxydable martensitique
L'acier inoxydable martensitique appartient à l'alliage Fe-Cr-C-(Ni-Mo) - les principaux éléments d'alliage sont le fer, le chrome et le carbone, et certaines nuances contiennent du nickel et du molybdène.
La caractéristique de ce type de matériau est que la teneur en chrome (Cr) est comprise entre 11,5 et 18 %. Par rapport aux autres types d'acier inoxydable, sa teneur en carbone (C) est très élevée, entre 0,15 et 1,2 %. Il convient de noter que la teneur en carbone de l'acier allié général tel que le Q355B n'est que d'environ 0,2 %.
Ce type de matériau peut être durci par traitement thermique pour obtenir une résistance et une dureté supérieures. L'acier inoxydable martensitique est essentiellement magnétique, et cette caractéristique peut également être utilisée comme méthode préliminaire pour juger du type de matériau.
L'acier inoxydable martensitique est souvent utilisé pour fabriquer des produits nécessitant une dureté plus élevée, tels que des couteaux de cuisine, des instruments chirurgicaux ou des roulements.
Acier inoxydable ferritique
Figure 2 Acier inoxydable ferritique
L'acier inoxydable ferritique appartient à l'alliage Fe-Cr-(Mo) - les principaux éléments d'alliage sont le fer et le chrome, et certaines nuances contiennent du molybdène.
Par rapport à la martensite, l'acier inoxydable ferritique a une teneur en carbone plus faible, généralement inférieure à 0.08 %, mais une gamme beaucoup plus large de teneur en chrome - 10.5~30 %.
La ferrite est également magnétique. Ce type de matériau est difficile à durcir par traitement thermique et est généralement utilisé dans les situations où la ténacité n'est pas une exigence élevée mais où la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due au chlorure est élevée, comme les systèmes d'échappement automobiles, les garnitures automobiles, les tours d'eau chaude et d'autres équipements.
Acier inoxydable austénitique
Figure 3 Acier inoxydable austénitique
L'acier inoxydable austénitique appartient à l'alliage Fe-Cr-Ni (Mo) - les principaux éléments d'alliage sont le fer, le chrome, le nickel et certaines nuances contiennent du molybdène.
Semblable à la ferrite, l'acier inoxydable austénitique contrôle généralement la teneur en carbone en dessous de 0.08 %, la teneur en chrome est comprise entre 16 et 28 %, et la teneur en nickel est beaucoup plus large - 3.5 à 32 %.
La teneur en alliage de ces matériaux garantit qu'ils conservent toujours une structure austénitique depuis les températures cryogéniques jusqu'au point de fusion. Comme la martensite, l'austénite peut également être durcie par traitement thermique pour modifier ses propriétés mécaniques.
Il convient de noter que l'acier inoxydable austénitique est généralement non magnétique, mais il devient généralement magnétique s'il est travaillé à froid sans traitement de mise en solution. La principale caractéristique de l'austénite est son excellente résistance à la corrosion, sa ductilité et sa ténacité.
En raison de ses excellentes propriétés, l'austénite est généralement utilisée pour fabriquer des ustensiles de cuisine de qualité alimentaire, des équipements industriels chimiques, des produits de construction, etc.
Acier inoxydable duplex
Fiture 4 Duplex en acier inoxydable
L'acier inoxydable duplex appartient à l'alliage Fe-Cr-Ni-(Mo)-N - les principaux éléments d'alliage sont le fer, le chrome, le nickel, l'azote et certaines nuances contiennent du molybdène.
Le terme « biphasé » signifie que la structure de ferrite et la structure d'austénite représentent chacune 50 %, et ses performances combinent également les avantages de la ferrite et de l'austénite en une seule : elle a une limite d'élasticité et une résistance à la traction plus élevées que l'austénite et est magnétique.
La teneur en carbone de l'acier inoxydable duplex est la plus faible de tous les aciers inoxydables : moins de 0,03 %. La limite inférieure de la teneur en chrome est supérieure à celle des autres aciers inoxydables : 26 % environ. La teneur en nickel est de 3,5 à 8 %. Certaines nuances contiennent du molybdène, mais en général, elle ne dépasse pas 4,5 %.
L'acier inoxydable duplex peut généralement être utilisé dans les équipements maritimes, les installations pétrochimiques, les échangeurs de chaleur, les équipements de fabrication de papier, etc.
Acier inoxydable durci par précipitation
Figure 5 Acier inoxydable durci par précipitation
L'acier inoxydable à durcissement par précipitation appartient à l'alliage Fe-Cr-Ni-(Mo-Al-Cu-Nb)-N - les principaux éléments d'alliage sont le fer, le chrome, le nickel et l'azote, et certaines nuances contiennent du molybdène, de l'aluminium, du cuivre et du niobium.
Ce type d'acier inoxydable se caractérise par une résistance à la corrosion modérée, un traitement facile et peut produire une résistance très élevée après un traitement thermique à des températures relativement basses (généralement 500 à 800 degrés).
L'acier inoxydable durci par précipitation présente une microstructure initiale d'austénite ou de martensite. L'acier inoxydable austénitique peut être transformé en martensite par traitement thermique avant que le durcissement par précipitation ne se produise. Lorsque la martensite est trempée, le traitement de vieillissement thermique qui en résulte entraînera la précipitation de composés intermétalliques durs à partir du réseau, puis le durcissement par précipitation se produira.
Après traitement thermique, ce type de matériau peut atteindre une limite d'élasticité 3 voire 4 fois supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique - 520MPa~1500MPa. Par conséquent, il est principalement utilisé dans l'industrie aérospatiale et d'autres domaines de haute technologie qui nécessitent une résistance élevée des matériaux.
