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ACIERS INOXYDABLES
1. Introduction :
Lorsqu'on ajoute au fer des quantités croissantes de chrome, on constate que la résistance a la corrosion atmosphérique augmente.
En effet, l'addition de chrome au fer, permet la formation en surface d'un film de passivation invisible et protecteur, qui rend le métal passif.
Compte tenu de ces observations, on convient d'appeler acier inoxydable un alliage fer chrome ou la teneur en chrome est supérieure a environ 12%. Les aciers
inoxydables sont résistants a de nombreux milieux corrosifs et dans des limites entendues de température.
Les aciers inoxydables peuvent contenir d'autres éléments d'addition tels que le nickel, le molybdène, l'azote, le silicium, le cuivre, le titane, le vanadium... dont la
présence est spécifique des conditions d’utilisation.
C'est la qualité du film de passivation qui détermine les qualités d’inoxydabilité de l'acier. Ceci implique que ce film ne soit pas endommage par des actions extérieures
telles que des rayures...
2. Classification des aciers inoxydables :
On peut classer les aciers inoxydables d'après la structure cristalline qu'ils prennent après un traitement bien détermine. Il existe trois familles d'aciers inoxydables :
Les aciers ferritiques (structure cubique centrée cc) ;
Les aciers martensitiques (structure quadratique);
Les aciers austénitiques (structure cubique face centrée).
a. Les aciers ferritiques
Ces aciers ne prennent pas la trempe. Ils sont appelés ferritiques parce que leur structure cristalline est la même que celle du fer a température ambiante.
Ils possèdent une teneur en carbone très faible (de l'ordre de 0,07% de carbone). La teneur en chrome est comprise entre 11 et 29%. Ils ne contiennent pas de nickel.
Les aciers ferritiques sont magnétiques a température ambiante.
Ils sont moyennement ductiles (A% . ~ 18%).
Exemple d'acier inoxydable ferritique :
Le F17 (nuance UGINE)
Z6 C17 (norme française)
b. Les aciers martensitiques (magnétiques)
Ces aciers peuvent prendre la trempe et sont susceptibles de donner des caractéristiques mécaniques variées suivant la teneur en carbone et le traitement thermique
(trempe, revenu, recuit). Ils ont une très bonne trempabilité en général.
Toutefois, il faut noter que l'accroissement de caractéristiques par la trempe et le revenu est inévitablement associe a une augmentation de la susceptibilité a la
corrosion.
Les aciers martensitiques sont en général moins résistants a la corrosion que les aciers ferritiques.
Les aciers martensitiques les plus courants ont une teneur en chrome de 13% et des teneurs en carbone supérieures a 0,08%.
Exemple d'utilisation : lames de couteaux de cuisine.
Exemple d'acier martensitique (norme française) Z20 C13.
Exemple de traitement thermique (Z20 C13)
L’acier est austénitisé à 1000°C. L’austénitisation est en général incomplète, une certaine quantité de carbures M23C6 étant non dissous. Le diagramme TRC de cet
nuance nous montre qu’il n’existe pas de domaine bainitique mais par contre la zone perlitique est précédée par une zone de précipitation de carbures inter
granulaires, d'autant plus importante que le refroidissement est plus lent. Pour éviter cette précipitation ces aciers sont en général trempés à l'huile.
c. Les aciers austénitiques
Ces aciers ont une structure cubique a faces centrées a température ambiante. Cette structure est amagnétique et peut être conservée a température ambiante grâce a
des éléments d'alliage approprie dont le plus connu est le nickel.
Les aciers austénitiques contiennent suffisamment de chrome pour offrir une résistance a la corrosion, et du nickel pour assurer la structure austénitique a la température
ambiante.
La composition de base des aciers austénitiques est 18% de chrome et 8% de Nickel (acier inoxydable18.8).
Ils sont très résistants a la corrosion et sont aussi très ductiles (A% . .45%).
Les aciers austénitiques comme les aciers ferritiques ne peuvent être durcis par trempe. A l'inverse, ils peuvent augmenter leurs propriétés mécaniques par écrouissage.
Corrosion des aciers inoxydables
Considérer l’acier inoxydable comme un matériau unique est une erreur grave, si on généralise improprement les propriétés d’une nuance particulière.
Outre les grandes familles d’aciers inoxydables, le traitement thermique est souvent un facteur déterminant de la résistance à la corrosion.
a. Corrosion des aciers inoxydables ferritiques
Ces aciers ont en général une meilleure résistance à la corrosion que les aciers martensitiques.
Ils se comportent de manière satisfaisante dans la plupart des cas de corrosion atmosphérique.
En atmosphère agressive (notamment en présence de chlorures) le risque principal est la corrosion par piqûres ou crevasses. La résistance à la corrosion par piqûres
peut être améliorée par l’addition de molybdène.
b. Corrosion des aciers martensitiques
A l’exception des aciers martensitiques au nickel riches en chrome, ces aciers sont les moins résistants
des aciers inoxydables et ils ne donnent satisfaction que dans les milieux peu agressifs.
c. Corrosion des aciers austénitiques
Ces aciers constituent la famille des aciers inoxydables la plus connue. Ils ne sont pas attirés par l’aimant. Ils sont moins sujets à la fragilisation que les aciers ferritiques.
En atmosphère agressive ils peuvent être soumis à des phénomènes de corrosion inter granulaire et de
corrosion sous tension liés à la fragilisation par l’hydrogène. Des additions d’éléments d’alliage peuvent avoir des effets bénéfiques sur la tenue à la corrosion sous
contrainte (molybdène...), mais ces aciers inoxydables sont spéciaux, donc plus rarement proposés par les fabricants.
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