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GAMME INOX
Nos produits Inox 301, 303, 304, 316, 316 L...
Nombreuses sont les applications où l'on demande des éléments destinés à opérer dans des conditions spéciales dues à la présence de divers facteurs (d'hygiène, de climat, de milieu...) et répondant à des dispositions qui les rendent obligatoires (industrie pharmaceutique, alimentaire, appareils médicaux...).
Les caractéristiques des produits en acier inoxydable sont la résistance à la corrosion et donc l'élimination des dommages qui en dérivent.
Définition
L 'acier inoxydable est un alliage de fer et de carbone contenant plus de 50% de fer , au moins 10,5% de chrome et moins de 1,2% de carbone (selon la norme EN 10020 ).
L'ajout d'autres éléments donne des propriétés intéressantes à la nuance inox : le nickel pour les propriétés mécaniques, le titane et le molybdène pour la stabilité et la résistance à la corrosion (notamment en milieu salin).
Sa caractéristique principale est une bonne résistance à la corrosion , grâce à la formation d'une couche protectrice d' oxyde de chrome en surface (phénomène de passivation de l'inox) .
Désignation
Désignation AISI (American Iron and Steel Institute) propose une norme de nommage basée sur 3 chiffres et un suffixe en option "L" (bas carbone) , "N" (addition d'azote), "Ti" (addition de titane) ou "Cu" (addition de cuivre).
Désignation symbolique : Elle donne la composition chimique des principaux éléments d'alliage de la nuance considérée.
X suivi de la teneur en carbone, suivi de la teneur des autres éléments, par ordre décroissant.
La première lettre X signifie qu'il s'agit d'un acier fortement allié dont la teneur d'au moins un des éléments d'alliage est égale ou supérieure à 5%.
Le premier nombre indique la teneur moyenne en carbone, exprimée en centième de pourcent.
Les groupes de lettres (Cr, Ni, Mo, etc. ) représentent les symboles chimiques des éléments d'alliages rangés par ordre décroissant de teneurs.
Les nombres en fin de désignation (séparés par des traits d'union) correspondent aux teneurs moyennes des éléments d'alliage. Ces nombres sont rangés dans l'ordre des symboles des éléments qui précèdent.
Parfois, un élément rajouté volontairement en faible quantité, sans être considéré comme un résiduel, sera indiqué en fin du groupe de lettres (Ti, N, Nb, etc.). Sa teneur, trop faible, n'est pas indiquée.
Désignation numérique WNR (Werkstoffnummer : N° de matériau) est conçue pour être utilisée de façon simple et de repérer rapidement un matériau avec un moindre risque d'erreur : quatre chiffres, précédés d'un numéro de famille.
La structure de la désignation numérique se décomposer de la façon suivante :
Le numéro du groupe de matériau : le chiffre 1 est réservé aux aciers fortement allés (ce chiffre est suivi d'un point).
Le numéro du groupe d'acier :
40 -> Inox avec Ni inférieur à 2,5%, pas de Mo, Nb ni Ti
41 -> Inox avec Ni inférieur à 2,5%, avec Mo, sans Nb ni Ti
43 -> Inox avec Ni supérieur à 2,5%, pas de Mo, Nb ni Ti
44 -> Inox avec Ni supérieur à 2,5%, avec Mo, sans Nb ni Ti
45 -> Inox avec additions particulières
Le numéro d'ordre : ce numéro est attribué par le comité européen de normalisation (CEN).
Désignation EN ISO 3506 :
Les fixations sont classées selon les 4 familles d'aciers inoxydables qui sont celles des aciers inoxydables austénitiques, martensitiques, ferritiques et les austénoferritiques dits Duplex.
La désignation AISI, numérique (Werkstoffnumber), symbolique et selon la norme ISO 3506 sont les plus courants mais il existe d'autres systèmes de désignation, comme par exemple la désignation suédoise (SS), japonaise (JIS), espagnole (UNE) et anglaise (BS). Ces désignations sont peu à peu délaissés au profit des désignations plus communes.
Résistance à la corrosion - Couche passive
L a résistance à la corrosion de l'acier inoxydable est due à une couche d'oxyde "passive", riche en chrome qui se forme naturellement à la surface de l'acier.
Les aciers inoxydables se passivent eux-mêmes naturellement lorsqu'une surface propre est exposée à un environnement qui peut fournir assez d'oxygène pour former la couche d'oxyde riche en chrome.
De cette façon, les aciers inoxydables peuvent conserver leur résistance à la corrosion, même en cas de dommage mécanique (rayures ou usinage) et bénéficient ainsi d'un système de protection contre la corrosion autoréparable intégré.
Les aciers inoxydables ne peuvent pas être considérés comme résistants à la corrosion en toutes corconstances. Selon la nuance, dans certaines conditions, l'état passif est détruit et ne peut être récupéré. La surface devient alors "active" avec comme conséquence à la corrosion. L'état actif peut se produire sur de petites surfaces privées d'oxygène, comme les joints mécaniques, les coins étroits ou les soudures incomplètes ou mal finies. Il peut en résulter des formes "localisées" de corrosion par piqûres ou par crevasse.
Types de corrosion
Corrosion par piqure (toutes les nuances d'inox peuvent être concernées) :- Contact prolongé avec solution saline, pour inox à faible teneur en chrome
- Stagnation de produit de nettoyage / présence permanente de chlorures
- Soudure mal réalisée ou défaut de décapage / passivation après soudure
- Contamination au fer (incrustation de particules ferreuses lors de la fabrication)
- Défaut de décontamination ou de passivation
Corrosion caverneuse ou en crevasse (toutes les nuances d'inox peuvent être concernées) :
- Zones confinées (interstices, sous joints, colliers de serrage) défavorisant la passivation
- Dépôts (tartre, salissures) défavorisant la passivation
Corrosion sous contrainte (uniquement pour les inox austénitiques) : 3 facteurs (cumulés) déclencheurs :
Contraintes de traction* sur l'inox + présence de chlorures** + température > 60°C***
*si les contraites de traction dépassent 20% de sa limite élastique, le risque est élevé. A plus de 50%, le risque est très élevé, voire systématique.
**Eau du robinet peut suffire (30 à 60 ppm de chlorures)
***Plus la température est élevée, plus la corrosion et rapide
Corrosion par érosion (toutes les nuances d'inox peuvent être concernées) :
Exemple : Usure mécanique de la couche de passivation dans une tuyauterie à cause de l'écoulement et la cavitation du fluide.
Corrosion intragranulaire (toutes les nuances d'inox peuvent être concernées) : Corrosion possible dans les zones affectées thermiquement (pour les structures mécano-soudées :
la chaleur élevée lors de la soudure peut modifier les caractéristiques moléculaires de l'alliage, et donc en changer les propriétés.
Comment éviter la corrosion ?
En conception : choix du bon matériau en fonction des risques (chlorures, température, ...) ; forme des composants et techniques d'assemblage (éviter les zones de rétention, favoriser l'écoulement des fluides, limiter le contraintes, les zones de confinement, ...)
En fabrication : respecter l'intégrité des surfaces (état de surface, contamination ferritique, ...) ; limiter les contraintes ; réaliser des opérations de décontamination, de décapage et de passivation ; faire un polissage électrolytique ...
En utilisation : limiter le temps de contact des produits agressifs sur les surfaces ; conserver une bonne propreté de surface (attention aux concentrations des produits de nettoyage et aux temps de nettoyage) ; après nettoyage, s'assurer d'un bon rinçage ...
État de surface
La nuance et l'aspect de surface jouent un rôle majeur dans la tenue à la corrosion. Les aspérités retiennent poussières et pollution.
Les finitions polies rendent la surface lisse et doivent être priviligiées en bord de mer ou dans des ambiances agressives. Une surface polie assure un écoulement continu des liquides et faciliter le nettoyage.
Principales familles d'aciers inoxydables
En fonction du mode de fabrication, on obtient différents groupes d'inox, avec des structures moléculaires (et donc des qualités physiques et chimiques) différentes. Chaque groupe propose différentes nuances d'inox avec différentes compositions chimiques.
Ferritique : Fer-chrome, carbone (< 0,08 %), ferromagnétique. La nuance la plus courante est l'EN DIN 1.4016 (AISI 430). Le chrome et le molybdène augmentent la résistance à la corrosion. Le titane et le niobium améliorent la soudabilité. Il a une bonne résistance à la chaleur et à la fissuration. Il est recommandé pour la conception d'ustensiles de cuisines, appareils ménagers et design d'intérieur.
Martinsitique : Fer-chrome, carbone (0,08 à 1,2 %), ferromagnétique. Sa composition lui confère une bonne résistance mécanique. Il peut durcir sous traitement thermique, par refroidissement par immersion et trempe. C'est un matériau très dur et solide. Il est moins résistant à la corrosion que les nuances austénitique et ferritique. Ce type d'inox est adopté dans le domaine médical pour construire des outils ou encore pour fabriquer des couteaux. Il est également utilisé dans le secteur de l'énergie, et notamment pour les composants de tout types de soupapes et turbines (lorsque la température de service n'excède par 650°C).
Austénitique : Fer-chrome-nickel, carbone (< 0,1 %), amagnétique. C'est plus de la moitié de l'utilisation d'acier inoxydable en raison de leur résistance chimique, de leur ductilité élevées, et leurs bonnes caractéristiques mécaniques. Il est employé pour un nombre d'applications variées (tuyauterie, cuves, construction, papeterie...). Deux nuances se distinguent particulièrement : l'inox 304 appelé aussi « inox alimentaires » qui est la forme la plus utilisée dans le monde, très convoité par l'industrie agroalimentaire et pour la réalisation de matériel de collectivité. Le grade inox 316 dit « inox chirurgical » ou « inox marin » a les mêmes propriétés mécaniques et physiques que l'acier 304, mais avec une plus grande résistance à la corrosion par une addition de molybdène. Il peut alors être utilisé à l'extérieur ou dans des environnements pollués. Il est utilisé dans les industries chimiques, pharmaceutique, pétrolières, agro-alimentaires (cuves...), mobilier urbain, et aussi intensément en milieu nautique
Austéno-ferritique appelé aussi «duplex» : Fer-chrome-nickel, magnétique (la nuance la plus connue est l'EN DIN 1.4462 / AISI 318LN). L'acier duplex présentent en général des caractéristiques mécaniques supérieures et une meilleure résistance à la corrosion que la plupart des nuances courantes austénitiques et ferritiques, ce qui en fait l'acier le plus cher. Il est utilisé dans l'industrie du papier, de la construction navale ou de la pétrochimie.
Avantages de l'acier inoxydable
Durabilité et résistance à la corrosion
Plus le niveau d'alliage est élevé, plus la résistance à la corrosion est forte. Les grades faiblement alliés s'en sortent bien dans les environnements atmosphériques et les environnements d'eau pure, alors que les grades hautement alliés peuvent être exposés sans danger à la plupart des acides, solutions alcanines et milieux chlorés que l'on retrouve habituellement dans les usines de traitement.
Résistance au feu et à la chaleur
Même lorsqu'ils sont soumis à des températures extrêmes, les grades spéciaux à haute teneur en chrome et en alliage de nickel résistent à l'écaillage et maintiennent leur solidité.
Propreté
L'acier inoxydable est facile à garder propre, c'est pourquoi il est le premier choix des hôpitaux, des cuisines, des usines de transformation alimentaire et d'autres installations avec des conditions d'hygiène strictes.
Attrait esthétique
Sa surface brillante et facile d'entretien donne à l'acier inoxydable un aspect attrayant et moderne.
Facilité de fabrication
L'inox peut être coupé, soudé, façonné, usiné et transformé aussi facilement que les aciers traditionnels grâce aux techniques modernes de fabrication d'acier.
Résistance aux témpératures élevées et basses
La microstructure austénitique de la série 300 procure une robustesse exceptionnelle à ces aciers, autant dans des conditions de hautes températures que sous le point de congélation, ce qui les rend particulièrement aptes aux utilisations cryogéniques.
Incovénients de l'acier inoxydable
Corrosion dans certaines conditions
La couche protectrice d'oxyde de chrome se brise lorsqu'elle est exposée à la chaleur et aux acides. Si jamais la couche est endommagée, il faut laisser se reformer dans un environnement sans sel, sans acide ni carbone.
Sujet au blocage et au grippage
La lubrification peut réduire la friction.
L'acier inoxydable est plus difficile à usiner.
Des outils puissants et des abrasifs performants sont essentiels, car ils aident à rendre le processus plus facile.
Les autres éléments
Le nickel améliore les propriétés de la couche passive et favorise la formation de structures homogènes de type austénitique. Il apporte les propriétés de ductilité, de malléabilité et de résilience. Il est à éviter soigneusement dans le domaine du frottement.
Le manganèse est un substitut du nickel. Certaines séries d'aciers austénitiques ont été développées, permettant de faire face aux incertitudes d'approvisionnement du nickel.
Le molybdène et le cuivre 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 améliore la tenue aux températures élevées des aciers inoxydables austénitiques.
Le titane doit être utilisé à une teneur qui dépasse le quadruple de la teneur en carbone. Il évite l'altération des structures métallurgiques lors du travail à chaud, en particulier lors des travaux de soudure.
Le niobium a un point de fusion beaucoup plus élevé que le titane et présente des propriétés semblables. Il est utilisé dans les métaux d'apport pour soudage à l'arc électrique en lieu et place du titane qui serait volatilisé pendant le transfert dans l'arc électrique.
Le silicium joue également un rôle dans la résistance à l'oxydation, notamment vis-à-vis des acides fortement oxydants (acide nitrique concentré ou acide sulfurique concentré chaud).
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