D'une manière générale, les types d'acier inoxydable les plus courants sont l'acier inoxydable 304 et l'acier inoxydable 316, mais quelle est la différence entre les deux ?
Le premier point à aborder concerne la qualité alimentaire. Il arrive souvent que des personnes achetant des objets en acier inoxydable se demandent si l'acier 304 est de qualité alimentaire. De par sa composition, l'acier inoxydable 304 répond effectivement aux normes alimentaires. On trouve sur le marché trois aciers inoxydables couramment de qualité alimentaire : le 304, le 316 et le 430. Le 304 est généralement utilisé pour les petits appareils électroménagers ou les tasses, le 316 pour le matériel médical et le 430 pour la fabrication de couteaux. Il est important de noter que la mention « qualité alimentaire » ne se limite pas à la qualité du matériau, mais englobe également les normes de son processus de production.
Le deuxième point à aborder concerne la résistance à la corrosion. Les différents aciers inoxydables présentent nécessairement des différences de résistance à la corrosion ; sans cela, l’acier inoxydable 304 ne serait utilisé que pour les appareils ménagers courants, tandis que l’acier inoxydable 314 serait destiné aux équipements médicaux. Alors, lequel des deux, 306 ou 314, offre la meilleure résistance à la corrosion ? En général, la différence est minime. Cependant, en présence d’une forte concentration d’ions chlorure dans le milieu, l’acier inoxydable 316 sera légèrement supérieur à l’acier inoxydable 304 et donc plus adapté. C’est pourquoi l’acier inoxydable 316 est privilégié pour les dispositifs médicaux.
Comment distinguer les différents types d'acier inoxydable ?
On peut tout d'abord les distinguer par leur couleur. La surface de l'acier inoxydable décapé à l'acide est d'un blanc argenté et très lisse, tandis que celle de l'acier inoxydable non décapé est légèrement plus foncée. Les couleurs affichées par l'acier inoxydable varient également selon sa composition.
Deuxièmement, on peut utiliser des aimants pour identifier l'acier inoxydable. L'acier inoxydable contenant du chrome est attiré par les aimants quel que soit son état ; en revanche, l'acier inoxydable à forte teneur en manganèse est non magnétique. Le cas de l'acier inoxydable au chrome-nickel-azote est légèrement plus complexe : certains sont attirés par les aimants, d'autres non. Il est donc relativement facile de distinguer les différents types d'acier inoxydable.
Ce qui précède est une brève introduction à l'acier inoxydable 304 et à l'acier inoxydable 316. De cela, nous pouvons savoir que les composants contenus dans les différents types d'acier inoxydable sont différents, et non exactement les mêmes, et que les occasions d'utilisation des différents types d'acier inoxydable sont également différentes, et que leurs fonctions sont également très différentes.
Par conséquent, bien choisir son acier inoxydable est essentiel au quotidien. Il ne s'agit pas d'un choix anodin. Il faut s'assurer qu'il est de qualité alimentaire et adapté à un usage courant. Que pensez-vous des différents types d'acier inoxydable ?
1. Quel type d'acier est l'acier inoxydable ?
L'acier inoxydable est un type d'acier. Le terme « acier » désigne un acier contenant moins de 2 % de carbone (C), tandis que « acier » désigne un acier contenant plus de 2 % de fer. Lors de la fusion, des éléments d'alliage tels que le chrome (Cr), le nickel (Ni), le manganèse (Mn), le silicium (Si), le titane (Ti) et le molybdène (Mo) sont ajoutés pour améliorer les performances de l'acier et le rendre résistant à la corrosion (c'est-à-dire inoxydable), ce que l'on appelle souvent l'acier inoxydable. Mais que sont exactement l'acier et le fer ? Quelles sont leurs caractéristiques ? Quel est leur lien ? D'où viennent les aciers 304, 304L, 316 et 316L dont on parle généralement ? Et quelle est la différence entre eux ?
Acier : Matériau dont le fer est l’élément principal, avec une teneur en carbone généralement inférieure à 2 % et d’autres éléments. — GB/T 13304-91 « Classification des aciers ». Fer : Élément métallique, numéro atomique 26. Les matériaux à base de fer présentent un fort ferromagnétisme, une bonne plasticité et une conductivité thermique élevée. Acier inoxydable : Type d’acier résistant aux milieux faiblement corrosifs tels que l’air, la vapeur et l’eau, ou possédant des propriétés inoxydables. Les aciers les plus couramment utilisés sont les aciers 304, 304L, 316 et 316L, qui appartiennent à la série 300 des aciers inoxydables austénitiques.
2. Pourquoi existe-t-il différentes qualités d'acier inoxydable ?
Lors de la fabrication de l'acier inoxydable, différents éléments d'alliage sont ajoutés en proportions variables. Leurs caractéristiques diffèrent également. Pour les distinguer, on leur attribue différentes nuances d'acier. Le tableau ci-dessous présente, à titre indicatif, la composition en éléments d'alliage des différentes nuances d'acier inoxydable décoratif courant :
Composition chimique (fraction massique %)
- Acier inoxydable 304 -
Présentation des performances de l'acier inoxydable 304 : L'acier inoxydable 304 est le type d'acier le plus courant. Acier largement utilisé, il présente une bonne résistance à la corrosion, à la chaleur et aux basses températures, ainsi que de bonnes propriétés mécaniques. Il se prête bien à la transformation à chaud, notamment à l'emboutissage et au pliage, et ne subit pas de durcissement thermique (non magnétique, plage d'utilisation : -196 °C à 800 °C).
Domaine d'application de l'acier inoxydable 304 :
Articles ménagers (vaisselle de catégorie 1 et 2, armoires, canalisations intérieures, chauffe-eau, chaudières, baignoires)
Pièces automobiles (essuie-glaces, silencieux, produits moulés)
Équipements médicaux, matériaux de construction, produits chimiques, industrie alimentaire, agriculture, pièces navales
- Acier inoxydable 304L – (L signifie faible teneur en carbone)
Présentation des performances de l'acier inoxydable 304L : En tant qu'acier 304 à faible teneur en carbone, sa résistance à la corrosion est similaire à celle de l'acier 304 dans des conditions normales, mais après soudage ou relaxation des contraintes, sa résistance à la corrosion intergranulaire est excellente ; il peut également maintenir une bonne résistance à la corrosion sans traitement thermique, et la température de fonctionnement est de -196℃～800℃.
Domaine d'application de l'acier inoxydable 304L : Il est utilisé dans les machines extérieures à ciel ouvert des industries chimiques, charbonnières et pétrolières avec des exigences élevées en matière de résistance à la corrosion intergranulaire, dans les pièces résistantes à la chaleur des matériaux de construction et dans les pièces difficiles à traiter thermiquement.
- Acier inoxydable 316 -
Introduction aux performances de l'acier inoxydable 316 : L'acier inoxydable 316 possède une excellente résistance à la corrosion, une résistance à la corrosion atmosphérique et une résistance aux hautes températures grâce à l'ajout de molybdène, et peut être utilisé dans des conditions difficiles ; excellent écrouissage (non magnétique).
Domaine d'application de l'acier inoxydable 316 : équipements utilisés dans l'eau de mer, les industries chimiques, des colorants, de la fabrication du papier, de l'acide oxalique, des engrais et autres équipements de production ; photographie, industrie alimentaire, installations côtières, cordes, tiges de CD, boulons et écrous.
- Acier inoxydable 316L – (L signifie faible teneur en carbone)
Introduction aux performances de l'acier inoxydable 316L : En tant que série à faible teneur en carbone de l'acier 316, en plus d'avoir les mêmes caractéristiques que l'acier 316, il possède une excellente résistance à la corrosion intergranulaire.
Domaine d'application de l'acier inoxydable 316L : produits présentant des exigences particulières en matière de résistance à la corrosion intergranulaire.
Comparaison des performances de l'acier inoxydable :
① Les aciers inoxydables 316 et 316L sont des aciers inoxydables contenant du molybdène. La teneur en molybdène de l'acier inoxydable 316L est légèrement supérieure à celle de l'acier inoxydable 316. Grâce au molybdène, ces aciers présentent des performances globales supérieures à celles des aciers inoxydables 310 et 304. Sous haute température, lorsque la concentration d'acide sulfurique est inférieure à 15 % et supérieure à 85 %, l'acier inoxydable 316 trouve de nombreuses applications. Il possède également une bonne résistance à la corrosion par les chlorures, ce qui le rend fréquemment utilisé en milieu marin. La teneur maximale en carbone de l'acier inoxydable 316L est de 0,03 %, ce qui le rend adapté aux applications où le recuit après soudage est impossible et où une résistance maximale à la corrosion est requise.
2. Résistance à la corrosion de l'acier inoxydable : L'acier inoxydable 316 présente une meilleure résistance à la corrosion que l'acier inoxydable 304 et offre une bonne résistance à la corrosion lors de la production de pâte à papier. De plus, l'acier inoxydable 316 résiste également à la corrosion en milieu marin et dans les atmosphères industrielles corrosives. De manière générale, la différence de résistance à la corrosion chimique entre l'acier inoxydable 304 et l'acier inoxydable 316 est minime, sauf dans certains milieux spécifiques. L'acier inoxydable initialement développé était le 304, sensible à la corrosion par piqûres dans certaines conditions. L'ajout de 2 à 3 % de molybdène permet de réduire cette sensibilité, donnant ainsi naissance au 316. Ce molybdène supplémentaire réduit également la corrosion causée par certains acides organiques chauds. L'acier inoxydable 316 est devenu un matériau quasi standard dans l'industrie agroalimentaire. En raison de la pénurie mondiale de molybdène et de sa teneur plus élevée en nickel, l'acier inoxydable 316 est plus cher que l'acier inoxydable 304. La corrosion par piqûres est un phénomène principalement dû à la formation de dépôts corrosifs à la surface de l'acier inoxydable, causée par un manque d'oxygène et l'incapacité à former une couche protectrice d'oxyde de chrome. En particulier pour les petites vannes, le risque de dépôts sur la plaque de vanne est faible, ce qui explique la rareté de la corrosion par piqûres. Dans divers milieux aqueux (eau distillée, eau potable, eau de rivière, eau de chaudière, eau de mer, etc.), la résistance à la corrosion des aciers inoxydables 304 et 316 est quasiment identique, sauf en cas de forte concentration en ions chlorure, où l'acier inoxydable 316 est plus approprié. Dans la plupart des cas, la différence de résistance à la corrosion entre les aciers inoxydables 304 et 316 est minime, mais elle peut parfois être significative et nécessiter une analyse spécifique. De manière générale, les utilisateurs de vannes doivent bien réfléchir au choix du matériau du réservoir et de la canalisation en fonction du fluide. Il est déconseillé de recommander un matériau en particulier.
③ Résistance à la chaleur de l'acier inoxydable : L'acier inoxydable 316 présente une bonne résistance à l'oxydation en utilisation intermittente jusqu'à 1 600 °C et en utilisation continue jusqu'à 1 700 °C. Il est préférable de ne pas utiliser l'acier inoxydable 316 en continu entre 800 et 1 575 °C. En revanche, en utilisation continue en dehors de cette plage de températures, l'acier inoxydable 316L offre une bonne résistance à la chaleur. L'acier inoxydable 316L présente une meilleure résistance à la précipitation des carbures que l'acier inoxydable 316 et peut être utilisé dans la plage de températures mentionnée ci-dessus.
④ Traitement thermique de l'acier inoxydable : Un recuit est effectué à une température comprise entre 1 850 et 2 050 °C, suivi d'un recuit rapide et d'un refroidissement rapide. L'acier inoxydable 316 ne peut être durci par surchauffe.
⑤ Soudage de l'acier inoxydable : L'acier inoxydable 316 présente d'excellentes propriétés de soudage. Il peut être soudé par toutes les méthodes de soudage standard. Lors du soudage, on peut utiliser, selon l'application, des baguettes d'apport ou des électrodes en acier inoxydable 316Cb, 316L ou 309Cb. Pour une résistance optimale à la corrosion, la zone soudée en acier inoxydable 316 doit être recuite après soudage. En revanche, aucun recuit n'est nécessaire pour l'acier inoxydable 316L.
Parmi tous les aciers, l'acier inoxydable austénitique possède la limite d'élasticité la plus basse. Par conséquent, du point de vue des propriétés mécaniques, il n'est pas le matériau le plus adapté aux tiges de soupape, car pour garantir une résistance suffisante, le diamètre de la tige doit être augmenté. La limite d'élasticité ne peut être augmentée par traitement thermique, mais elle peut l'être par formage à froid.
⑥ Magnétisme de l'acier inoxydable : Du fait de la large utilisation de l'acier inoxydable austénitique, on croit souvent, à tort, que tous les aciers inoxydables sont amagnétiques. L'acier inoxydable austénitique peut être considéré comme amagnétique par nature, notamment l'acier forgé trempé. Cependant, l'acier 304 traité par formage à froid sera plus ou moins magnétique. Quant à l'acier moulé, s'il est composé à 100 % d'acier inoxydable austénitique, il est amagnétique.
⑦ Acier inoxydable à faible teneur en carbone : La résistance à la corrosion de l’acier inoxydable austénitique provient de la couche protectrice d’oxyde de chrome qui se forme à sa surface. Si le matériau est chauffé à des températures élevées (entre 450 °C et 900 °C), sa structure se modifie et du carbure de chrome se forme en bordure des cristaux. De ce fait, la couche protectrice d’oxyde de chrome ne peut se former en bordure des cristaux, ce qui réduit la résistance à la corrosion. Ce phénomène de corrosion est appelé « corrosion intergranulaire ».
C'est pourquoi les aciers inoxydables 304L et 316L ont été développés pour lutter contre cette corrosion. Ces aciers présentent une faible teneur en carbone. Grâce à cette réduction, la formation de carbure de chrome est évitée, prévenant ainsi la corrosion intergranulaire. Il convient de noter qu'une sensibilité accrue à la corrosion intergranulaire ne signifie pas que les matériaux non à faible teneur en carbone sont plus susceptibles à la corrosion. Cette sensibilité est également plus élevée dans les environnements à forte concentration de chlore. Ce phénomène est dû aux hautes températures (450 °C à 900 °C), généralement atteintes lors du soudage. Pour les vannes papillon conventionnelles à siège souple, l'utilisation d'acier inoxydable à faible teneur en carbone est peu pertinente, car aucune opération de soudage n'est effectuée sur la plaque de la vanne. La plupart des spécifications exigent donc l'acier inoxydable 304L ou 316L.
Date de publication : 5 février 2025