Comparaison des performances de corrosion entre l'alliage de titane Grade 2 et l'acier inoxydable 304L.

L'acier inoxydable AISI 304 est un acier inoxydable austénitique à usage général connu pour sa bonne résistance à la corrosion, son excellente formabilité et sa soudabilité. Sa composition de base est un rapport chrome-nickel (environ 18 % de chrome, 8 % de nickel) et il fonctionne de manière stable dans des conditions atmosphériques douces, dans l'eau douce et dans divers milieux oxydants. Il est largement utilisé dans les ustensiles de cuisine, les équipements alimentaires, la décoration architecturale, les appareils électroménagers et les composants industriels généraux, ce qui en fait la nuance d'acier inoxydable la plus couramment utilisée et la plus rentable. Cependant, il ne convient pas aux environnements à forte concentration de chlorure ou d'acide fortement réducteur.

 

Le titane de grade 2 est la qualité de titane pur la plus largement utilisée (titane commercialement pur), appartenant à l'alliage de titane de type -. Ses principales caractéristiques comprennent une excellente résistance à la corrosion (en particulier dans les environnements chlorés), de bonnes propriétés mécaniques globales (un équilibre entre résistance et ductilité) et une excellente formabilité et soudabilité à froid. Il est principalement utilisé dans les équipements chimiques (échangeurs de chaleur, réacteurs), l'ingénierie maritime, les implants médicaux, les structures aérospatiales-non porteuses- et les biens de consommation. Il s'agit du matériau « cheval de bataille industriel » parmi les qualités de titane pur, équilibrant performances, facilité de traitement et rentabilité.

 

Composition chimique de l'acier inoxydable AISI 304 et du titane Grade 2

Élément	Acier inoxydable 304 (UNS S30400)	Titane de qualité 2 (UNS R50400)
Fer (Fe)	Équilibre	Inférieur ou égal à 0,30 %
Carbone (C)	Inférieur ou égal à 0,08 %	Inférieur ou égal à 0,10 %
Chrome (Cr)	18.0 – 20.0 %	–
Nickel (Ni)	8.0 – 10.5 %	–
Manganèse (Mn)	Inférieur ou égal à 2,0 %	–
Silicium (Si)	Inférieur ou égal à 1,0 %	–
Phosphore (P)	Inférieur ou égal à 0,045 %	–
Soufre (S)	Inférieur ou égal à 0,030 %	–
Titane (Ti)	–	Supérieur ou égal à 99,2 % (Solde)
Oxygène (O)	–	Inférieur ou égal à 0,25 %
Azote (N)	Inférieur ou égal à 0,10 %	Inférieur ou égal à 0,03 %
Hydrogène (H)	–	Inférieur ou égal à 0,015 %

 

Acier inoxydable AISI 304 (alliage de fer)
Avantages : Rentable-, largement disponible, excellente durabilité, bonne ténacité, facile à souder/usiner, bonne résistance à la corrosion (moins sujet à la rouille que l'acier au carbone).
Inconvénients : Plus lourd que le titane, moins bonne résistance à la corrosion dans les environnements difficiles (eau de mer, produits chimiques fortement corrosifs).
Meilleures utilisations : ustensiles de cuisine, décoration architecturale, transformation des aliments, composants structurels généraux où le poids n’est pas un facteur critique.

 

Titane grade 2 (métal pur)
Avantages : environ 45 % plus léger que l'acier, excellent rapport résistance-/-poids, excellente résistance à la corrosion (pratiquement insensible à la corrosion par la rouille et l'eau de mer), résistance aux températures élevées, bonne biocompatibilité (convient aux implants médicaux).
Inconvénients : nettement plus cher, difficile à traiter/à fabriquer, conductivité thermique inférieure (efficacité de transfert de chaleur inférieure).
Meilleures utilisations : aérospatiale (cellules, moteurs), voitures/vélos hautes-performances, matériel marin, implants médicaux (os, dentaires), traitement chimique.

 

Généralement, l'acier inoxydable 304L ne convient pas aux applications impliquant de l'acide nitrique car il peut subir une corrosion uniforme ou intergranulaire sévère. Le titane de grade 2 convient à la manipulation et à la production d'acide nitrique. Il présente une excellente résistance à la corrosion de l'acide nitrique à des températures inférieures au point d'ébullition.

 

Comparaison des performances de corrosion de l'alliage de titane de grade 2 et de l'acier inoxydable 304L dans de l'acide nitrique bouillant.

 

À des températures d'ébullition, le titane de grade 2 peut subir une corrosion accélérée dans l'acide nitrique. Toutefois, cette corrosion est étroitement liée à la pureté de l’acide nitrique. De plus, les produits de corrosion du titane (ions titane, Ti⁴⁺) inhibent la poursuite de la corrosion. Cet effet inhibiteur améliore la résistance à la corrosion du titane de grade 2 à l'acide nitrique concentré à haute température. Une comparaison de la résistance à la corrosion du titane de grade 2 et de l'acier inoxydable 314L dans de l'acide nitrique bouillant à 90 % est présentée ci-dessous.

Température du métal		Taux de corrosion Ti Gr.2		Taux de corrosion SS 304L
degré	degré F	mm/an	milles/an	mm/an	milles/an
116	240	0.03~0.17	1.2~6.7	3.8~13.2	150~520
135	275	0.04~0.15	1.6~6	17.2~73.7	675~2900

 

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