Une large gamme d'acier inoxydable
L'acier inoxydable est généralement divisé en ferrite, martensite, austénite, biphase et durcissement par précipitation. Plus de 100 variétés d'acier inoxydable sont classées dans ces cinq catégories, chacune étant unique en termes de composition, de structure et d'organisation.
L'acier inoxydable est un alliage composé principalement de fer, d'au moins 10,5% de chrome, ≤1,2% de carbone et d'autres éléments d'alliage. Le procédé de décarburation à l'argon et à l'oxygène (AOD) est généralement considéré comme le plus efficace pour produire différents types d'acier inoxydable. En revanche, le procédé de désoxydation sous vide (VOD) permet de produire de l'acier inoxydable à très faible teneur en carbone (=0,02%) pratiquement sans coût supplémentaire, et les éléments d'alliage tels que le nickel, le molybdène, l'azote, le titane, le niobium et le manganèse améliorent la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable. Le chrome forme un film d'oxyde stable (Cr2O3) à la surface de l'acier inoxydable, et le film de passivation continu et dense empêche les réactions ultérieures entre l'acier et l'atmosphère environnante, protégeant l'acier d'une oxydation ultérieure. D'autres éléments d'alliage affectent la formabilité, la soudabilité, la résistance, la résistance à l'oxydation et le taux de déformation par laminage à froid.
Acier inoxydable ferritique
L'acier inoxydable ferritique est composé d'une microstructure appelée phase ferritique, avec un réseau cubique centré. L'acier inoxydable ferritique contient plus de 12% de chrome et moins de 0,20% de carbone. Ils ne peuvent pas être durcis par traitement thermique et ne peuvent être que légèrement durcis par laminage à froid. Le réseau cubique centré est la raison pour laquelle l'acier ferritique est magnétique, contrairement à tous les autres types d'acier inoxydable.
Bien que l'acier inoxydable ferritique ne soit pas aussi solide que l'acier inoxydable martensitique, il présente une résistance élevée à la corrosion. Il est couramment utilisé dans les ustensiles de cuisine, les machines industrielles et l'industrie automobile. L'acier inoxydable ferritique est une alternative à l'acier inoxydable austénitique et peut être utilisé pour fabriquer des produits en feuilles tels que les tuyaux d'échappement des automobiles, les rouleaux des machines à laver, les conteneurs, les autobus, les wagons de train, les écrans à cristaux liquides, les fours à micro-ondes et les chauffe-eau solaires.
Par rapport à l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable ferritique n'ajoute pas de nickel coûteux, le prix est bas, en raison de sa bonne formabilité à froid, l'acier inoxydable ferritique est facile à concevoir et à traiter. Les aciers inoxydables ferritiques riches en chrome présentent une bonne résistance à l'oxydation à haute température et peuvent être utilisés pour fabriquer des composants de fours industriels.
Acier inoxydable martensitique
L'acier inoxydable martensitique contient 12% à 17% de chrome et 0,10% à 1,20% de carbone. Cet acier est trempé dans l'huile ou dans l'air à 1050 °C (lorsqu'il est complètement austénitisé), puis trempé. Le revenu à basse température permet d'obtenir une faible ténacité, une résistance à la traction élevée et une limite d'élasticité élevée, et le revenu à haute température permet d'obtenir une ténacité plus élevée. Dans des circonstances normales, la limite d'élasticité de l'acier inoxydable martensitique peut être obtenue par un traitement de revenu de 550 ~ 1860MPa, et la trempabilité augmente avec l'augmentation de la teneur en chrome. Ces aciers sont généralement des aciers trempés à l'air avec de grandes sections. En fonction de la teneur en carbone, l'acier inoxydable martensitique peut être divisé en deux catégories :
1) Acier inoxydable martensitique à haute résistance et à faible teneur en carbone : faible teneur en carbone (environ 0,10%), teneur en chrome comprise entre 11,50% et 18,00%. Il s'agit principalement d'aciers de construction à haute résistance présentant une bonne soudabilité, une bonne formabilité et une bonne résistance aux chocs. Ils sont utilisés dans la construction chimique (pétrole), les moteurs de turbines à gaz, les pales de turbines, les centrales électriques, les compresseurs, les plats et les pièces structurelles et moteurs d'avions, ainsi que les arbres d'hélices en eau douce, et sont également largement utilisés dans les boulons, les valves, la coutellerie, les arbres de pompes et les roulements.
2) Acier inoxydable martensitique à haute teneur en carbone et à haute dureté : l'augmentation de la teneur en carbone permet d'améliorer la résistance et la dureté, mais au détriment de la soudabilité, de la ténacité et même de la résistance à la corrosion. Elle augmente également la quantité de carbures qui nécessitent des températures d'austénitisation plus élevées pour se dissoudre, réduisant ainsi les propriétés de résistance aux chocs.
Les applications courantes comprennent les outils de coupe (0,3% C et 12%Cr, dureté de 400 VPN après trempe et revenu) ; les engrenages, les roulements, les vannes à pointeau et les composants pour les applications à haute température ; les lames de rasoir, les instruments chirurgicaux, les marteaux à charbon et les roulements à billes pour les applications à haute température (0,95% ~ 1,20%C et 16% ~ 17%Cr, dureté trempée de 600 ~ 700 VPN). En raison de sa durabilité, de sa solidité et de sa résistance à la corrosion, l'acier inoxydable martensitique est idéal pour l'aérospatiale, la défense et les outils à main électriques.
Acier inoxydable austénitique
L'acier inoxydable austénitique est l'acier inoxydable le plus populaire, reconnu pour sa grande résistance à la corrosion et sa stabilité à la température, connu pour sa résistance et sa formabilité inégalées. L'acier inoxydable austénitique ne peut pas être durci par traitement thermique et il est cher en raison de sa teneur élevée en nickel, au moins 10,5% de chrome et 8% à 12% de nickel, plus de l'azote et d'autres éléments.
L'acier inoxydable austénitique présente une structure cristalline austénitique et un réseau cubique à face centrée, tant à haute qu'à basse température. Le magnésium, le nickel et l'azote sont des éléments stables de l'acier austénitique. "L'ajout de nickel ou d'azote entraîne la formation d'austénite.
L'acier inoxydable austénitique est généralement non magnétique, soudable et bien formé. Il est utilisé dans diverses industries, notamment dans les secteurs médical, automobile, industriel, de la consommation et de l'aérospatiale.
L'acier inoxydable austénitique à haute teneur en chrome présente une excellente résistance à l'oxydation et à l'entartrage. Il convient aux tuyaux de vapeur, aux tubes de chaudière, aux pièces de four de chauffage, etc. Les aciers inoxydables austénitiques à haute teneur en molybdène sont utilisés dans les tuyaux des plates-formes offshore, les échangeurs de chaleur et les tubes des condenseurs pour le refroidissement de l'eau saumâtre ou de l'eau de mer dans les centrales électriques, ainsi que dans les industries de la pâte à papier et du papier. Ils alimentent en permanence en eau les pompes, les hélices, les vannes et d'autres équipements marins. Dans les centrales nucléaires, l'acier inoxydable austénitique est utilisé pour la tuyauterie liée aux processus du réacteur. Il peut résister à des températures plus élevées que l'acier inoxydable ferritique, même si les deux peuvent être présents dans un réacteur typique.
L'acier inoxydable austénitique possède une large gamme de propriétés, il peut également être utilisé à basse température, dans la zone de basse température bien que la ténacité soit légèrement réduite mais conserve une résistance à la traction élevée, ils sont largement utilisés dans le gaz naturel liquéfié (GNL) à une température de -161 ° C et dans la production d'usines de gaz liquéfié.
Les aciers inoxydables austénitiques des séries 300 et 200 sont largement utilisés dans les domaines suivants :
Série 300 - Équipements miniers et chimiques, équipements pharmaceutiques, réservoirs de stockage, composants de convertisseurs catalytiques, aliments et boissons, tuyaux pour l'aérospatiale.
Série 200 - ustensiles de cuisine et de table, réservoirs d'eau domestique, lave-vaisselle, construction intérieure, pièces automobiles, machines à laver, etc.
L'acier inoxydable austénitique possède de nombreuses propriétés avantageuses, ce qui en fait un matériau très prisé, représentant environ les trois quarts du marché mondial de l'acier inoxydable.
Acier inoxydable duplex
L'acier inoxydable duplex combine la ténacité et la soudabilité de l'acier inoxydable austénitique avec la solidité et la résistance à la corrosion locale de l'acier inoxydable ferritique. La double microstructure de ferrite et d'austénite est obtenue en équilibrant les éléments équivalents au chrome et au nickel. Dans des circonstances normales, la teneur en chrome de l'acier biphasé est comprise entre 23% et 30%, la teneur en nickel entre 2,5% et 7%, et il contient une certaine quantité de titane ou de molybdène. L'acier inoxydable Duplex présente une forte résistance à la corrosion et un taux d'écrouissage élevé. Sa résistance est environ deux fois supérieure à celle de l'acier inoxydable austénitique ou ferritique ordinaire. L'acier inoxydable super duplex a une teneur plus élevée en molybdène et en chrome et présente une meilleure résistance à la corrosion.
L'acier inoxydable Duplex est utilisé dans l'industrie chimique, le transport et le stockage, la production de pétrole et de gaz et les pipelines de transport, l'exploration pétrolière et gazière et les plates-formes de forage en mer. Parmi les autres applications courantes, citons les réservoirs sous pression et les échangeurs de chaleur, les digesteurs de papier et de pâte à papier, les équipements de blanchiment, l'industrie alimentaire, les usines de biocarburants, la marine et les environnements hautement chlorés, entre autres.
Acier inoxydable durci par précipitation
Ces aciers sont soit seuls, soit une combinaison d'aciers austénitiques et martensitiques riches en cuivre, molybdène, aluminium et titane, et les aciers inoxydables trempés par précipitation (PH) ont un rapport résistance/poids élevé, particulièrement adapté aux environnements à haute température tels que les centrales électriques. Grâce au traitement thermique, la résistance à la traction peut atteindre 850 ~ 1700M Pa, et la limite d'élasticité peut atteindre 520 ~ 1500MPa, soit environ trois à quatre fois la résistance de l'acier inoxydable austénitique 304 ou 316.
La famille des aciers inoxydables PH peut être divisée en trois types principaux : martensite à faible teneur en carbone, semi-austenite et austénite. Ils sont utilisés dans les industries du pétrole et du gaz, du nucléaire et de l'aérospatiale où une grande solidité, une résistance à la corrosion et une ténacité faible mais acceptable sont requises. Les utilisations spéciales comprennent les applications à grande vitesse telles que les pales de turbines.
La plaque d'acier inoxydable 17-4 PH est facile à produire et à traiter, ce qui permet de réduire considérablement les coûts. Les ingénieurs du monde entier s'appuient sur cet acier inoxydable PH pour résoudre les problèmes urgents de conception, de fabrication et de traitement des produits. Les moulages à haute résistance et à résistance moyenne à la corrosion sont également des utilisations typiques de l'acier inoxydable 17-4. La résistance et la ténacité requises peuvent être contrôlées par la plage de température au cours du processus de traitement thermique.
Une gamme de produits impressionnante
La gamme des aciers inoxydables est impressionnante et en pleine expansion, principalement en raison de son large éventail d'utilisations, même dans des conditions environnementales extrêmes. De 2019 à 2027, le marché mondial devrait croître à un taux de croissance annuel moyen de 6,3% et atteindre $182,1 milliards d'ici 2027. Avec la croissance de la consommation d'acier inoxydable par habitant, l'augmentation de la demande et de la production sera très bénéfique pour l'acier inoxydable. L'acier inoxydable est véritablement le métal de l'avenir en raison de ses applications emblématiques.