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Aciers inoxydables

Il existe une assez large gamme d'aciers dits inoxydables : les plus alliés peuvent résister à l'attaque par des réactifs très sévères, tels que les acides chlorhydrique ou nitrique concentrés.

Le chrome est l'élément d'alliage essentiel de tous ces aciers et c'est lui qui leur attribue leur caractère inoxydable. Un acier est dit inoxydable s'il contient au moins 10,5 p. 100 de chrome. D'autres éléments, comme le nickel et le molybdène, agissent sur la structure, tandis que le titane ou le niobium jouent un rôle important pour la résistance à la corrosion.

Les aciers inoxydables ont de très nombreux emplois non seulement dans l'industrie chimique mais encore dans tous les domaines de l'activité humaine : transports (chemin de fer, automobile, aéronautique), industrie nucléaire, construction, appareils ménagers notamment.

Différents types d'aciers inoxydables

Suivant les teneurs en divers éléments d'alliage, on distingue divers types d'aciers inoxydables, essentiellement en fonction de leur structure.

Aciers inoxydables martensitiques

Ils contiennent de 12 à 16 p. 100 ou de 16 à 20 p. 100 de chrome avec, éventuellement, addition de 2 à 4 p. 100 de nickel. Les teneurs en carbone peuvent être comprises entre 0,1 p. 100 et 1 p. 100. Comme pour les aciers moins alliés, leur structure se modifie au-delà d'une certaine température et devient alors austénitique. Lors du refroidissement, cette austénite se transforme en martensite : l'acier prend la trempe. Dans cet état, il est plus ou moins dur suivant sa teneur en carbone. Un revenu est généralement fait, après la trempe, pour améliorer la ductilité. Ces aciers ont alors une résistance mécanique (charge de rupture) supérieure à 800 MPa. Elle peut être beaucoup plus élevée pour les aciers très riches en carbone, mais au détriment de leur ductilité. De plus, en raison de leur teneur en chrome, ces aciers ont une forte trempabilité.

Ces aciers sont souvent choisis autant pour leurs propriétés mécaniques que pour leur résistance à la corrosion. Ils sont employés, en particulier, dans les aubages de turbines à vapeur, pour des pièces mécaniques en coutellerie et pour les instruments de chirurgie.

Aciers inoxydables ferritiques

Ils contiennent de 12 à 30 p. 100 de chrome. Leur structure reste celle du fer α à toutes les températures. Ces aciers ne peuvent donc pas devenir martensitiques par chauffage et refroidissement. Leurs caractéristiques mécaniques sont beaucoup moins élevées que celles des aciers inoxydables martensitiques. En outre, ils sont sensibles à des « fragilisations » lorsqu'ils sont chauffés dans certaines zones de température. Des précautions doivent être prises lors de leur mise en œuvre, en particulier pour le soudage.

En revanche, leur résistance à la corrosion est très améliorée. Ils se comportent bien dans l'acide nitrique dilué (2HNO3, 3H2O) jusqu'à 60 à 70 0C, dans certains acides organiques, au contact des produits alimentaires, dans les atmosphères rurales et urbaines. Des alliages à 15-18 p. 100 de chrome sont employés en particulier pour la décoration et la fabrication des ustensiles ménagers. Les aciers à 25-30 p. 100 de chrome résistent bien à l'oxydation et à la sulfuration à haute température, ce qui conditionne leurs principaux emplois.

Aciers inoxydables austénitiques

Ils doivent leur structure à la présence d'au moins 8 p. 100 de nickel à côté de 18 à 20 p. 100 de chrome. Comme les aciers inoxydables ferritiques, ils n'ont pas de point de transformation et leurs propriétés mécaniques ne peuvent pas être améliorées par un traitement de trempe. En revanche, ils ne sont pas sensibles aux mêmes phénomènes de fragilisation et sont parfaitement soudables. Ces aciers sont amagnétiques.

Aciers inoxydables austéno-ferritiques

Ils contiennent en général plus de 22,5 p. 100 de chrome, 4 à 8 p. 100 de nickel et parfois du molybdène. Leur structure est généralement constituée de 50 p. 100 de ferrite et 50 p. 100 d'austénite. Leur limite d'élasticité atteint 550 MPa. Ils sont souvent employés pour les constructions offshore, dans les milieux très agressifs (eau de mer, papeteries, ...).

Autres types d'aciers inoxydables

Pour les applications où des limites élastiques et des charges de rupture élevées sont recherchées, on peut utiliser des aciers inoxydables dits à durcissement structural. Dans une structure martensitique ou austénitique, la présence de certains éléments – titane, niobium ou aluminium, par exemple – [...]

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Découpe d’un tuyau en acier

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Teneur en carbone

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Acier trempé : dureté et teneur en carbone

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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, ancien directeur de recherche à la Compagnie des ateliers et forges de la Loire
  • : ingénieur call centre à l'Office technique pour l'utilisation de l'acier (O.T.U.A.)
  • : ingénieur en chef à l'Institut de recherches de la sidérurgie française, adjoint au directeur de l'Institut de recherches de la sidérurgie française
  • : directrice générale de l'Office technique pour l'utilisation de l'acier (O.T.U.A.)

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Pour citer l’article

Louis COLOMBIER, Gérard FESSIER, Guy HENRY, Joëlle PONTET, « ACIER - Technologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 juillet 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/acier-technologie/