Acier inoxydable SUS431 : composition, traitement thermique et applications

Le SUS431 est un acier inoxydable martensitique spécifié dans JIS G4303 pour les barres, combinant une résistance élevée avec une meilleure résistance à la corrosion et une meilleure ténacité que les nuances martensitiques au chrome ordinaire. Sa caractéristique déterminante est un ajout délibéré de nickel : 1,25 à 2,50 pour cent de nickel stabilise l'austénite pendant le traitement thermique, produit une transformation martensitique complète lors de la trempe et affine la couche d'oxyde passive.

Identité de note et équivalents standards

SUS431 correspond à UNS S43100, AISI Type 431 et EN 1.4057 avec le nom d'acier X17CrNi16-2 dans les normes européennes. L'équivalent chinois sous GB/T 1220 est 1Cr17Ni2. Notez que la norme EN 1.4542 est une nuance différente : il s'agit de l'acier à durcissement par précipitation X5CrNiCuNb16-4, fréquemment décrit comme 17-4 PH, et ne remplace pas le 431. Les formes de produits sont couvertes par JIS G4303 pour les barres, ASTM A276 et A479 pour les barres et les formes, et ASTM A240 pour les plaques.

Composition chimique selon JIS G4303

Élément	Contenu (% en poids)
Carbone, maximum	0.20
Silicium, maximum	1.00
Manganèse, maximum	1.00
Phosphore, maximum	0.040
Soufre, maximum	0.030
Chrome	15.00–17.00
Nickel	1.25–2.50
Fer	Équilibre

Traitement thermique et propriétés mécaniques

La nuance est fournie recuite pour l'usinage, puis trempée et revenue pour le service. Le recuit est effectué vers 680-700 C avec refroidissement à l'air. Le durcissement consiste en une austénitisation à 950-1050 C suivie d'une trempe à l'huile, qui produit une martensite avec une déformation acceptable.

Minimums de trempe-et-de revenu selon JIS G4303 :

Propriété	Valeur
Résistance à la traction, min (MPa)	1080
0,2 % de contrainte d'épreuve, min (MPa)	860
Allongement, min (%)	10
Énergie d'impact, min (J)	39
Dureté, max (HB), trempée et revenue	302
Dureté, max (HB), recuit	285

La température de trempe contrôle l'équilibre entre la résistance-la ténacité. Un revenu bas autour de 200-350 C conserve une résistance presque maximale ; un revenu élevé autour de 600 C restaure la ténacité et la ductilité à résistance réduite. Le revenu dans la plage intermédiaire, environ 400-550 °C, est généralement évité car il peut réduire à la fois la résistance à la corrosion et la ténacité aux chocs.

La résistance à la corrosion et ses limites

Le nickel améliore la densité et l'adhérence du film d'oxyde, de sorte que le SUS431 résiste mieux à la corrosion atmosphérique légère, à l'eau douce, au sel de déneigement et aux acides organiques dilués que les qualités martensitiques sans nickel-. Il ne convient pas à l’immersion dans l’eau de mer, aux chlorures forts ou aux acides oxydants. À l'état durci, sa résistance à la corrosion est légèrement inférieure à celle à l'état recuit, et les pièces qui nécessitent les meilleures performances contre la corrosion doivent être légèrement trempées et passivées après l'usinage.

Soudage et fabrication

Le SUS431 est soudable lorsque le composant est soudé avant le durcissement final. Préchauffer à 150-200 C pour éviter les fissures à froid, utiliser une charge austénitique de type 431-correspondante ou 309- là où la ductilité est importante, et tremper à 200-300 C après le soudage pour soulager les contraintes résiduelles. Le soudage après le traitement thermique final ramollit la zone affectée par la chaleur et doit être évité pour les joints porteurs. Pour les fixations aérospatiales et critiques pour la sécurité, l’examen non destructif est une pratique courante après le traitement thermique final.

Les applications typiques incluent les fixations et goujons à haute résistance, les arbres de pompe et les tiges de soupape, les aubes de turbine, les arbres d'hélice, les broches de machines-outils-, les composants de suspension et de direction, ainsi que le matériel durci qui doit résister à une légère corrosion.

FAQ

Le SUS431 est-il le même que l'AISI 431 ?

Oui. SUS431 est la désignation JIS ; AISI 431 et UNS S43100 sont les désignations américaines équivalentes pour la même composition.

Quelle est la désignation européenne correcte du 431 ?

EN 1.4057, avec le nom d'acier X17CrNi16-2. La norme EN 1.4542, parfois citée comme équivalent, est en fait le grade à durcissement par précipitation X5CrNiCuNb16-4 et ne doit pas être utilisée comme substitut.

Le SUS431 peut-il être utilisé dans les environnements marins ?

Uniquement en cas d'exposition légère, telle que-l'air côtier sans éclaboussures ou le sel de déneigement occasionnel. L'immersion continue dans l'eau de mer provoque une corrosion par piqûres et fissures ; utilisez des nuances 316, duplex ou super-austénitiques pour cette tâche.

Quelle température de revenu choisir ?

Pour une résistance maximale, trempez à 200-350 C. Pour la ténacité, trempez à près de 600 C et acceptez la réduction de résistance. Évitez la plage de 400 à 550 °C, où la résistance à la corrosion et la résistance aux chocs peuvent toutes deux se détériorer.

Le SUS431 est-il magnétique ?

Oui. En tant que nuance martensitique, elle est fortement magnétique dans toutes les conditions, ce qui est utile pour l'inspection magnétique et pour les applications nécessitant une réponse magnétique.

Comment le SUS431 se compare-t-il au SUS304 ?

Le SUS431 offre environ le double de la résistance à la traction du SUS304 recuit, mais une ductilité inférieure et une résistance à la corrosion bien inférieure dans les chlorures. Le SUS304 est austénitique, non-magnétique et formable ; Le SUS431 est le choix technique lorsque la solidité et la résistance à l'usure dominent et que l'environnement est doux.