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| Acier Inoxydable |
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I |
ntroduction :
Lorsqu'on ajoute au fer des quantités croissantes de chrome, on constate que la résistance à 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, il convient d'appeler acier inoxydable un alliage fer chrome ou la teneur en chrome est supérieure à environ 12%. Les aciers inoxydables sont résistants à de nombreux milieux corrosifs et dans des limites étendues 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 aux 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.
Classification des aciers inoxydables :
On peut classer les aciers inoxydables d'après la structure cristalline qu'ils prennent après un traitement bien déterminé. Il existe trois familles d'aciers inoxydables :
Les aciers ferritiques (structure cubique centrée).
Les aciers martensitiques (structure quadratique).
Les aciers austénitiques (structure cubique face centrée).
Ces aciers ne peuvent être trempés. Ils sont appelés ferritiques parce que leur structure cristalline est la même que celle du fer à 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% et ne contiennent pas de nickel.
Les aciers ferritiques sont magnétiques à température ambiante.
Ils sont moyennement ductiles (A%. ~ 18%).
Exemple d'acier inoxydable ferritique :
Le F17 (nuance UGINE)
Z6 C17 (norme française)
Ces aciers peuvent être trempés et sont susceptibles de donner des caractéristiques mécaniques variées suivant la teneur en carbone et le traitement thermique (trempe, revenu, recuit). Ils ont en général une très bonne trempabilité.
Toutefois, il faut noter que l'accroissement de caractéristiques obtenues par la trempe et le revenu est inévitablement associé à une augmentation de la susceptibilité à la corrosion.
Les aciers martensitiques sont en général moins résistants à 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 à 0,08%.
Exemple d'utilisation : lames de couteaux de cuisine.
Exemple d'acier martensitique (norme française) Z20 C13.
Exemple de traitement thermique (Z20 C13).
Courbe TRC Z 20C13
L’acier est austénitisé à
Ces aciers ont une structure cubique à faces centrées à température ambiante. Cette structure est amagnétique et peut être conservée à température ambiante grâce à des éléments d'alliage approprié dont le plus connu est le nickel.
Les aciers austénitiques contiennent suffisamment de chrome pour offrir une résistance à la corrosion et du nickel pour assurer la structure austénitique à la température ambiante.
La composition de base des aciers austénitiques est 18% de chrome et de 8% de Nickel (acier inoxydable nommés 18.8).
Ils sont très résistants à 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 grave erreur si on généralise improprement les propriétés d’une nuance particulière.
A part 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
b. Corrosion des aciers martensitiques
A l’exception des aciers martensitiques au nickel riche 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. Ila sont amagnétiques. Ils sont moins sujets à la fragilisation que les aciers ferritiques.
En atmosphère agressive ils peuvent être soumis à des phénomènes de corrosion intergranulaire 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.
Exemple de corrosion intergranulaire d’un acier inoxydable
