Aciers inoxydables - Introduction aux nuances et aux familles

Les familles d'aciers inoxydables

Les aciers inoxydables sont des alliages à base de fer-contenant un minimum d'environ 10,5 % de chrome ; cela forme un film protecteur d'oxyde auto-cicatrisant, c'est la raison pour laquelle ce groupe d'aciers a sa caractéristique « inoxydable » ou résistance à la corrosion. La capacité de la couche d’oxyde à s’auto-réparer signifie que l’acier est résistant à la corrosion, quelle que soit la quantité de surface enlevée. Ce n'est pas le cas lorsque les aciers au carbone ou faiblement alliés sont protégés de la corrosion par des revêtements métalliques comme le zinc ou le cadmium ou par des revêtements organiques comme la peinture.

Bien que tous les aciers inoxydables dépendent de la présence de chrome, d’autres éléments d’alliage sont souvent ajoutés pour améliorer leurs propriétés. La catégorisation des aciers inoxydables est inhabituelle parmi les métaux dans la mesure où elle est basée sur la nature de leur structure métallurgique - les termes utilisés désignent la disposition des atomes qui composent les grains de l'acier et qui peut être observée lorsqu'une section polie d'un morceau de matériau est observée à fort grossissement au microscope. En fonction de la composition chimique exacte de l'acier, la microstructure peut être constituée des phases stables austénite ou ferrite, d'un mélange "duplex" de ces deux, de la phase martensite créée lorsque certains aciers sont rapidement trempés à haute température, ou d'une structure durcie par des micro-constituants précipités.

La relation entre les différentes familles est présentée dans la figure 1. Une comparaison générale des propriétés des différentes familles est donnée dans le tableau 1.

Graphique 1.Familles d'aciers inoxydables.

Aciers inoxydables austénitiques

Ce groupe contient au moins 16 % de chrome et 6 % de nickel (la nuance de base 304 est appelée 18/8) et s'étend jusqu'aux nuances fortement alliées ou « super austénitiques » telles que 904L et 6 % de molybdène.

Des éléments supplémentaires peuvent être ajoutés, tels que le molybdène, le titane ou le cuivre, pour modifier ou améliorer leurs propriétés, les rendant ainsi adaptés à de nombreuses applications critiques impliquant des températures élevées ainsi que la résistance à la corrosion. Ce groupe d'aciers convient également aux applications cryogéniques car l'effet de la teneur en nickel pour rendre l'acier austénitique évite les problèmes de fragilité à basse température, caractéristique des autres types d'acier.

La relation entre les différentes qualités austénitiques est représentée sur les figures 2.