Fabrication en acier inoxydable

Grade 303 UNS NO : S30300 Euronorm : 1.4305

Le grade 303 se distingue comme le plus facilement usinable parmi tous les aciers inoxydables austénitiques grâce à l’ajout de soufre dans sa composition. Bien que le soufre améliore l’usinabilité, il réduit en même temps la résistance à la corrosion et diminue légèrement la ténacité. Comparé au grade 304, le type 303 offre une résistance à la corrosion inférieure. Cependant, sa ténacité reste supérieure, comme pour les autres grades austénitiques.

Résistance à la corrosion

L’ajout de soufre crée des points d’initiation pour la corrosion par piqûres, réduisant la résistance à la corrosion du 303 comparé au 304. Cependant, sa résistance reste satisfaisante dans des environnements doux.

Dans des environnements riches en chlorures dépassant 60°C, le 303 est vulnérable à la corrosion par piqûres et par crevasses. Il est donc inadapté aux environnements marins.

Résistance à la chaleur

L’inox 303 présente une bonne résistance à l’oxydation à des températures intermittentes jusqu’à 760°C et une bonne résistance en continu jusqu’à 870°C. Toutefois, une utilisation continue entre 425°C et 860°C n’est pas recommandée en raison du risque de précipitation des carbures.

Fabrication

• La fabrication de tous les aciers inoxydables doit être réalisée uniquement avec des outils dédiés aux matériaux en acier inoxydable.
• Les outils et surfaces de travail doivent être soigneusement nettoyés avant utilisation.
• Ces précautions sont nécessaires pour éviter la contamination croisée par des métaux facilement corrodables qui pourraient décolorer la surface du produit fabriqué.

Soudage

La présence de soufre dans l’acier inoxydable 303 entraîne une soudabilité médiocre. Lorsqu’un soudage est nécessaire, il est recommandé d’utiliser des baguettes ou électrodes de grades 308L ou 309. Pour garantir une résistance optimale à la corrosion, un recuit des soudures est indispensable.

Grade 316 UNS NO : S31600 Euronorm : 1.4401

Le grade 316 occupe la seconde place, après le 304, en termes d’importance commerciale parmi les nuances austénitiques.

L’ajout de molybdène dans l’acier inoxydable 316 améliore sa résistance à la corrosion, en particulier contre la corrosion par piqûres et par crevasses dans les environnements riches en chlorures.

Le 316L, version à faible teneur en carbone du 316, résiste à la sensibilisation due à la précipitation de carbures aux joints de grains, ce qui le rend adapté aux composants soudés de forte épaisseur, généralement supérieurs à 6 mm.

Pour les applications à haute température, il est recommandé d’utiliser soit la variante à teneur élevée en carbone 316H, soit le grade stabilisé 316Ti.

La structure austénitique de l’inox 316 garantit une excellente ténacité, même à des températures extrêmement basses.

L’acier inoxydable grade 316Ti contient une faible proportion de titane, généralement autour de 0,5 %. Les atomes de titane stabilisent la structure du 316 à des températures supérieures à 800°C, empêchant ainsi la précipitation de carbures aux joints de grains et protégeant le métal contre la corrosion.

Le principal avantage du 316Ti réside dans sa capacité à supporter des températures plus élevées pendant de longues durées sans subir de sensibilisation (précipitation). De plus, le 316Ti conserve des propriétés physiques et mécaniques similaires à celles des grades 316 standard.

Résistance à la corrosion

L’acier inoxydable 316 présente une excellente résistance à la corrosion face à de nombreux milieux et agents corrosifs. Souvent qualifié d’« inox marin », il n’est toutefois pas résistant à l’eau de mer chaude. L’exposition à des environnements chlorurés chauds peut entraîner une corrosion par piqûres et par crevasses du grade 316. Par ailleurs, le 316 est sensible à la fissuration par corrosion sous contrainte à des températures supérieures à environ 60°C.

Résistance à la chaleur

Le grade 316 offre une bonne résistance à l’oxydation, avec un service intermittent possible jusqu’à 870°C et un service continu jusqu’à 925°C. Néanmoins, une utilisation prolongée entre 425°C et 860°C est déconseillée, surtout si la résistance à la corrosion en milieu aqueux doit être préservée. Dans ce cas, le grade 316L est préféré en raison de sa résistance à la précipitation des carbures.

Pour les applications nécessitant une forte résistance mécanique à des températures supérieures à 500°C, le grade 316H est recommandé.

Fabrication

• La fabrication de tous les aciers inoxydables doit être réalisée uniquement avec des outils dédiés aux matériaux en acier inoxydable.
• Les outils et surfaces de travail doivent être soigneusement nettoyés avant utilisation.
• Ces précautions sont nécessaires pour éviter la contamination croisée par des métaux facilement corrodables qui pourraient décolorer la surface du produit fabriqué.

Soudage

Les performances du soudage par fusion de l’inox 316 sont excellentes, avec ou sans métal d’apport. Les baguettes et électrodes recommandées pour les grades 316 et 316L sont du même type que le métal de base, à savoir 316 et 316L. Dans certains cas, un recuit après soudage peut être nécessaire pour les sections fortement soudées. Le grade 316Ti peut être utilisé comme alternative au 316 pour les soudures de fortes épaisseurs.

En revanche, le soudage oxyacétylénique ne s’est pas révélé efficace pour l’assemblage de l’inox 316.

Grade 321 UNS NO : S32100 Euronorm : 1.4541

L’acier inoxydable 321 est une version stabilisée du 304. Il combine un mélange 18/8 de chrome et de nickel avec du titane pour se protéger contre la corrosion intergranulaire après traitement thermique. Cet alliage est conçu pour résister à des températures comprises entre 800 et 1500°F et présente une grande résistance mécanique et une bonne résistance à divers types de corrosion, y compris en milieu aqueux.

Le type 321 est couramment utilisé pour les composants soumis à des soudures lourdes et dans des environnements dynamiques soumis à des variations.

Cependant, l’ajout de titane limite certaines méthodes de fabrication, car il rend le métal inadapté à certains procédés de soudage utilisant des électrodes fusibles. Malgré cela, l’inox 321 offre une excellente aptitude au formage, élimine le besoin de recuit post-soudage et maintient une bonne ténacité sur une large plage de températures.

L’alliage conserve sa résistance même à des températures cryogéniques et est souvent préféré au 304 en raison de sa meilleure résistance au fluage et à la rupture. Cependant, les deux alliages peuvent être sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte.

Résistance à la corrosion

L’acier inoxydable 321 (1.4541) présente une excellente résistance à la corrosion à température ambiante, mais il est principalement conçu pour les applications à haute température. La teneur en titane — au moins cinq fois celle du carbone (maximum 0,7 %) — confère au 321 une résistance exceptionnelle au fluage, une résistance à la précipitation des carbures de chrome et une forte résistance à l’oxydation et à la corrosion intergranulaire jusqu’à 850°C en air sec. Toutefois, l’exposition à d’autres composés corrosifs, tels que l’eau ou les composés soufrés dans des atmosphères chaudes, peut réduire sensiblement sa température maximale d’utilisation.

Les caractéristiques générales de ce matériau en font un choix performant et relativement économique pour de nombreuses applications. Néanmoins, il est sensible à la corrosion par piqûres et par crevasses dans les environnements chlorurés chauds, ainsi qu’à la fissuration par corrosion sous contrainte au-delà d’environ 60°C. Il est généralement considéré comme résistant à l’eau potable contenant jusqu’à 200 mg/L de chlorures à température ambiante, cette limite descendant à environ 150 mg/L à 60°C.

Résistance à la chaleur

Ces nuances présentent une excellente résistance à l’oxydation, avec un service intermittent possible jusqu’à 900°C et un service continu jusqu’à 925°C. Elles se comportent très bien dans la plage 425–900°C, en particulier lorsqu’elles sont ensuite exposées à des environnements aqueux corrosifs.

Le 321H, caractérisé par une résistance mécanique accrue à chaud, convient particulièrement aux applications structurelles à haute température.

Fabrication

• La fabrication de tous les aciers inoxydables doit être réalisée uniquement avec des outils dédiés aux matériaux en acier inoxydable.
• Les outils et surfaces de travail doivent être soigneusement nettoyés avant utilisation.
• Ces précautions sont nécessaires pour éviter la contamination croisée par des métaux facilement corrodables qui pourraient décolorer la surface du produit fabriqué.

Soudage

L’inox 321 présente une excellente soudabilité avec toutes les méthodes de soudage par fusion standards, avec ou sans métal d’apport. La norme AS 1554.6 préqualifie le soudage des grades 321 et 347 avec des baguettes ou électrodes grade 347. Une version à teneur élevée en silicium du 347 est également préqualifiée pour le soudage du 321. Un traitement thermique post-soudage n’est pas nécessaire.

Grade 310 UNS NO : S31000 Euronorm : 1.4845

L’acier inoxydable 310 est classé comme acier inoxydable austénitique, réputé pour ses excellentes propriétés à haute température, associées à une ductilité et une soudabilité remarquables. Il est largement utilisé dans les applications à haute température en raison de sa forte teneur en chrome et en nickel, qui lui confère une bonne résistance à la corrosion, une excellente résistance à l’oxydation et une résistance mécanique élevée même jusqu’à 2100°F. Sa teneur élevée en chrome et en nickel le rend supérieur aux aciers inoxydables 304 et 309 dans la plupart des environnements.

Résistance à la corrosion

L’acier inoxydable 310 offre une excellente résistance à la corrosion, grâce à sa forte teneur en chrome qui lui confère une bonne résistance à la corrosion aqueuse. Il présente une résistance exceptionnelle à température ambiante et conserve une bonne résistance dans les atmosphères oxydantes et carburantes.

Résistance à la chaleur

L’inox 310 présente une bonne résistance à l’oxydation, avec un service intermittent possible en air jusqu’à 1040°C et un service continu jusqu’à 1150°C. Il montre également une bonne résistance à la fatigue thermique et aux cycles de chauffage. Cet alliage est largement utilisé dans des environnements où du dioxyde de soufre est présent à haute température.

Cependant, une utilisation continue dans la plage 425–860°C n’est pas recommandée en raison du risque de précipitation de carbures, en particulier lorsque la résistance ultérieure à la corrosion aqueuse est importante. En général, le grade 310 est utilisé à partir d’environ 800 à 900°C, où il dépasse les performances des inox 304H et 321.

Fabrication

L’inox 310 est largement utilisé dans les industries du traitement thermique et des procédés, en raison de sa bonne tenue aux hautes températures et aux environnements corrosifs. Il est fréquemment transformé en structures complexes et se prête bien au profilage par roulage, à l’emboutissage et au formage. Cependant, le grade 310 a tendance à s’écrouir ; les opérations de formage sévères doivent donc être suivies d’un recuit pour détendre les contraintes et rétablir la ductilité.

Soudage

Les aciers inoxydables austénitiques sont généralement reconnus pour leur bonne soudabilité. Le grade 310 est généralement considéré comme ayant une soudabilité comparable à celle des grades 304 et 304L. Cependant, une attention particulière doit être portée à son coefficient de dilatation thermique plus élevé afin de limiter le gauchissement et les déformations pendant le soudage.

Grade 253 Ma UNS NO : S31000 Euronorm : 1.4835

Le 253MA est un grade réputé pour ses performances exceptionnelles à haute température tout en restant facile à mettre en œuvre. Il résiste à l’oxydation jusqu’à 1150°C et peut surpasser le grade 310 dans les atmosphères contenant du carbone, de l’azote et du soufre.

L’un des avantages du 253MA est sa teneur relativement faible en nickel, qui le rend plus performant dans les atmosphères réductrices sulfidées que les alliages à haute teneur en nickel et le 310. De plus, ses teneurs élevées en silicium, azote et cérium contribuent à la stabilité de la couche d’oxyde, à la résistance mécanique à haute température et à la résistance à la précipitation de phase sigma.

Grâce à sa structure austénitique, ce grade présente une excellente ténacité, même à des températures cryogéniques.

Résistance à la corrosion

Bien qu’il ne soit pas spécifiquement conçu pour la résistance à la corrosion aqueuse, sa forte teneur en chrome et en azote confère au 253MA une résistance à la corrosion par piqûres comparable à celle de l’inox 316. Cependant, sa forte teneur en carbone le rend très sensible à la sensibilisation, que ce soit lors du soudage ou en service.

Résistance à la chaleur

Le 253MA présente une résistance mécanique élevée à haute température, ce qui en fait un choix privilégié pour les structures et équipements sous pression fonctionnant au-delà d’environ 500°C et jusqu’à 900°C. Sa résistance à ces températures est supérieure à celle d’alliages tels que le grade 310.

Il convient toutefois de noter que le 253MA est sensible à la sensibilisation dans la plage 425–860°C. Bien que cela ne soit généralement pas problématique pour les applications à haute température, cela peut réduire sa résistance à la corrosion aqueuse.

Fabrication

L’inox 253MA peut être facilement fabriqué par des procédés industriels standard. Comparés aux aciers au carbone, les aciers inoxydables sont plus tenaces et ont tendance à s’écrouir rapidement. Cependant, cette tendance peut être réduite en utilisant des avances franches et des vitesses lentes, ainsi qu’une quantité suffisante de fluide de coupe lors de la fabrication.

Soudage

Le 253MA présente une excellente soudabilité avec toutes les méthodes de soudage par fusion standards, en utilisant des métaux d’apport assortis. La norme AS 1554.6 préqualifie le soudage du 253MA avec des baguettes ou électrodes grade 22.12HT. À défaut, des métaux d’apport grade 309 peuvent être utilisés si une résistance au fluage plus faible est acceptable. Il est recommandé d’utiliser un gaz de protection en argon pur pendant le soudage.

Grade 904L UNS NO : N08904 Euronorm : 1.4539

L’acier inoxydable 904L est un inox austénitique non stabilisé à faible teneur en carbone. Cet inox fortement allié est enrichi en cuivre afin d’améliorer sa résistance aux acides réducteurs forts, comme l’acide sulfurique. Il présente également une bonne résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la corrosion par crevasses. Le grade 904L est non magnétique et offre une excellente aptitude au formage, une bonne ténacité et une bonne soudabilité.

Toutefois, le 904L contient des teneurs élevées en éléments coûteux comme le molybdène et le nickel. Par conséquent, de nombreuses applications qui utilisaient autrefois le grade 904L se sont tournées vers l’inox duplex 2205, plus économique.

Résistance à la corrosion

Les aciers inoxydables 904L présentent une excellente résistance à l’eau de mer tiède et aux attaques chlorurées. Sa forte résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte est attribuée à sa teneur élevée en nickel. De plus, l’ajout de cuivre améliore sa résistance à l’acide sulfurique et à d’autres agents réducteurs, en conditions sévères comme modérées.

La résistance à la corrosion du 904L se situe entre celle des super austénitiques contenant environ 6 % de molybdène et celle des austénitiques standards comme le 316L. Cependant, il est moins résistant à l’acide nitrique que les grades 304L et 310L, qui ne contiennent pas de molybdène. Pour obtenir une résistance maximale à la fissuration par corrosion sous contrainte dans des environnements critiques, le 904L doit subir un traitement de mise en solution après formage à froid.

Résistance à la chaleur

Les aciers inoxydables 904L offrent une bonne résistance à l’oxydation. Cependant, la stabilité structurelle de ce grade se dégrade à haute température, en particulier au-delà de 400°C.

Fabrication

Les inox 904L se distinguent par leur grande pureté et leur faible teneur en soufre, ce qui les rend aptes à l’usinage par des méthodes classiques. Ces grades peuvent être facilement cintrés à petit rayon à froid. Un recuit ultérieur est généralement inutile, mais il peut être envisagé lorsque la fabrication s’effectue dans des conditions favorisant la fissuration par corrosion sous contrainte.

Soudage

Le soudage des inox 904L peut être réalisé par toutes les méthodes conventionnelles. Un préchauffage ou un traitement thermique après soudage n’est pas nécessaire pour ce grade. Cependant, le 904L peut être sujet à la fissuration à chaud dans les assemblages fortement bridés. Des baguettes et électrodes 904L sont généralement utilisées pour le soudage de ce grade, conformément à la norme AS 1554.6.