Qui n'a jamais entendu parler de l'acier ? Je suis sûr que tout le monde le connaît. Comme les équipements en acier ne rouillent pas, nous les recherchons souvent sur le marché. Parce qu'il ne rouille pas, on peut l'utiliser dans un large éventail d'applications. C'est pourquoi les aciers inoxydables sont des produits de base bien connus dans la plupart des secteurs de production.
C'est pourquoi nous allons vous donner la réponse à cette question dans cet article. Pourquoi l'acier inoxydable ne rouille-t-il pas ? D'autre part, comment se déroule le processus de fabrication ? Quelles sont les exigences ? Nous allons répondre à toutes ces questions dans le sujet d'aujourd'hui. Nous commencerons par une définition générale, suivie des utilisations et des propriétés. Nous passerons ensuite à la composition du matériau et au processus.
Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?
L'acier inoxydable est une catégorie d'alliages ferreux contenant au moins 11% de chrome, une composition qui résiste à la corrosion et offre une résistance à la chaleur. Le carbone (de 0,03 % à plus de 1,00 %), l'azote, l'aluminium, le silicium, le soufre, le titane, le nickel, le cuivre, le sélénium, le niobium et le molybdène sont autant de composants que l'on retrouve sous diverses formes dans l'acier inoxydable.
L'acier inoxydable est également agréable à l'œil, très hygiénique, facile à entretenir, très durable et offre diverses caractéristiques en plus de ces avantages environnementaux. Par conséquent, l'acier inoxydable se retrouve dans un large éventail d'articles courants. L'énergie, les transports, la construction, la recherche, la médecine, l'alimentation et la logistique ne sont que quelques-uns des secteurs qui jouent un rôle important.
Inconvénients de l'acier inoxydable
- Les frais de fabrication, de finition et de polissage sont élevés.
- Il peut s'agir d'un métal compliqué à gérer lors de la fabrication de l'acier inoxydable sans l'utilisation d'équipements de haute technologie et de méthodes appropriées.
- En raison de la dissipation rapide de la chaleur, des pièces endommagées et des prix élevés de la ferraille, vous risquez d'être confronté à des complications.
Utilisations de l'acier inoxydable
Le fabricant utilise souvent l'acier inoxydable dans des applications qui nécessitent les caractéristiques uniques de l'acier et sa résistance à la corrosion. Les bobines, les tôles, les plaques, les barres, les fils et les tubes sont tous usinés à partir de cet alliage. Il est généralement transformé pour l'application suivante.
- Automobiles et transports : Les fabricants utilisent l'acier inoxydable pour fabriquer des systèmes d'échappement, des grilles et des garnitures. Les fabricants utilisent de plus en plus l'acier inoxydable pour créer des composants structurels au fur et à mesure que la technologie progresse.
- Installations médicales : Cette section privilégie l'acier inoxydable dans les environnements propres et stériles, car il est facile à nettoyer et se corrode facilement. Les entreprises utilisent l'acier inoxydable pour fabriquer une variété de dispositifs médicaux, y compris des outils chirurgicaux et dentaires.
- Constructions de bâtiments : L'acier inoxydable est devenu un élément essentiel de la profession de la construction en raison de sa résistance, de sa résilience et de sa flexibilité. Il est fréquemment utilisé à l'intérieur, sur les plans de travail, les dosserets et les garde-corps, et à l'extérieur, comme revêtement de structures à fort impact.
- Construction d'avions : Les ingénieurs utilisent l'acier inoxydable dans le secteur de l'aviation. En raison de sa solidité et de sa capacité à résister à des températures élevées, ils l'utilisent dans diverses applications, notamment pour les châssis des avions. Ils l'utilisent également dans les moteurs à réaction pour les empêcher de rouiller.
- Alimentation et services de restauration : Les fabricants utilisent l'acier inoxydable pour fabriquer des accessoires de cuisine, des ustensiles de cuisine et des couverts destinés à l'industrie alimentaire et à la restauration.
Propriétés de l'acier inoxydable
L'acier inoxydable présente de nombreuses caractéristiques attrayantes qui lui valent d'être largement utilisé dans la fabrication de pièces et de composants dans diverses industries. Surtout, grâce à sa concentration en chrome, il est très résistant à la corrosion. L'acier ayant une concentration minimale de chrome de 10,5 % est 200 fois plus résistant à la corrosion que l'acier qui en est dépourvu.
- La teneur en chrome de l'acier inoxydable est principalement responsable de sa résistance à la corrosion. À la surface de l'acier, une couche stable d'oxyde de chrome se forme, empêchant les interactions chimiques avec la masse du matériau. Cette couche d'oxyde est très fine (2 à 3 nm d'épaisseur) et est passive (résistante à la corrosion), tenace (adhère bien au matériau) et auto-cicatrisante (se reforme lorsqu'elle est fissurée ou endommagée).
- Les aciers inoxydables ferritiques, martensitiques ou duplex sont magnétiques, tandis que les austensiles ne le sont pas.
- L'acier inoxydable est recyclable à 100 %. Le recyclage des déchets d'acier inoxydable est très rentable car il contient de nombreux composants précieux tels que le chrome et le nickel.
Catégories d'acier inoxydable
Les aciers inoxydables se répartissent en quatre catégories principales en fonction de leur structure cristalline.
Ferritique
Les aciers inoxydables ferritiques sont moins flexibles que les autres aciers inoxydables, ce qui réduit leur aptitude au formage. Ils sont également magnétiques, ont une dureté limitée et une faible résistance à la corrosion. En revanche, l'absence de nickel diminue leur prix.
Austénitique
Le type d'acier inoxydable le plus courant est l'acier inoxydable austénitique. Leur structure cristalline cubique est centrée sur la face. Ces aciers contiennent du nickel, du manganèse et de l'azote, en plus des composants d'alliage habituels que sont le fer et le chrome.
Martensitique
Les aciers inoxydables magnétiques présentant une ductilité et une ténacité élevées sont connus sous le nom d'aciers inoxydables martensitiques. L'écrouissage permet de les durcir quelque peu. Dans ce cas, ils ont généralement une limite d'élasticité d'environ 275 MPa après recuit.
Duplex
La résistance de l'acier inoxydable duplex est environ le double de celle de l'acier inoxydable austénitique. Il est plus résistant à la corrosion fissurante sous contrainte due au chlorure que l'acier inoxydable austénitique dans cette situation. Leur ténacité se situe entre celle de l'acier ferritique et celle de l'acier austénitique.
L'acier inoxydable rouille-t-il ?
L'acier inoxydable est un alliage d'acier dont la concentration en chrome est d'au moins 10,5 %. Le chrome interagit avec l'oxygène de l'air pour créer une couche protectrice, ce qui rend l'acier inoxydable très résistant à la corrosion et à la rouille. Il existe actuellement environ 150 types d'acier inoxydable sur le marché.
Types d'acier inoxydable
Bien qu'il existe des centaines d'alliages d'acier inoxydable différents, la plupart d'entre eux se classent dans l'un des trois groupes ci-dessous.
- Acier inoxydable austénitique : Ce type d'acier inoxydable présente deux caractéristiques importantes. L'acier inoxydable austénitique contient d'abord une quantité considérable de chrome. La résistance à la corrosion est améliorée lorsque les producteurs utilisent ce matériau. Deuxièmement, ces objets sont généralement non magnétiques, mais une procédure de formage à froid peut les rendre magnétiques. Les alliages d'acier inoxydable les plus courants sont les suivants.
- Acier inoxydable ferritique : Il s'agit du deuxième alliage d'acier inoxydable le plus répandu et il est également magnétique. En raison de la concentration réduite en nickel, les pièces fabriquées avec cet alliage peuvent être durcies par formage à froid et sont moins coûteuses que les autres.
- Acier inoxydable martensitique : Il s'agit du type d'alliage d'acier inoxydable le moins fréquent. Le producteur utilise l'acier inoxydable martensitique dans les applications qui nécessitent une résistance aux chocs ou une résistance élevée à la traction. Le producteur associe souvent ce matériau à un revêtement polymère protecteur pour améliorer la résistance à la corrosion.
Comment l'acier inoxydable est-il fabriqué ?
Lors de la production d'acier inoxydable, le producteur doit d'abord décider du type d'acier inoxydable qu'il souhaite créer. Ce choix est important car la qualité de l'acier inoxydable qu'il entend produire aura un impact sur le ratio des composants de l'acier inoxydable présents dans la combinaison, tels que le fer, le carbone, le nickel, etc.
Le reste du processus de production de l'acier inoxydable peut commencer après la collecte des matières premières. Les sections suivantes décrivent le processus de production de l'acier inoxydable dans l'industrie.
Tout d'abord, les fabricants chauffent divers matériaux en acier inoxydable jusqu'à leur point de fusion dans un four. Ils soumettent le matériau fondu à une décarburation sous vide et à l'oxygène (VOD) ou à une décarburation à l'argon et à l'oxygène (AOD) afin d'éliminer l'excès de carbone. Troisièmement, l'acier fondu peut être tourbillonné pour aider à disperser et à éliminer certains composants d'acier inoxydable du mélange, ce qui peut aider à affiner la qualité du produit final.
Quatrièmement, lorsque l'acier inoxydable refroidit, il subit une série d'opérations de mise en forme, en commençant par le laminage à chaud lorsque l'acier est encore au-dessus de sa température de cristallisation. Cinquièmement, il peut être recuit pour atténuer les tensions internes et modifier les caractéristiques mécaniques de l'acier inoxydable.
Après le processus de recuit, la ligne de production soumet l'acier inoxydable à diverses procédures de coupe et de mise en forme afin d'obtenir un produit final adapté à l'application. Enfin, avant d'exporter les billettes, les blooms ou les fils d'acier inoxydable vers d'autres fabricants, le producteur d'acier inoxydable peut leur appliquer divers traitements de surface.
Additifs et composants de la composition de l'acier
Les composants en acier inoxydable sont le matériau de choix utilisé aujourd'hui pour fabriquer des produits et répondre aux besoins des consommateurs. Alors, combien existe-t-il de types d'acier différents ? Cela dépend de leurs additifs. Voyons donc ce qu'il en est.
- Carbone : Les entreprises produisent de l'acier à partir d'alliages de carbone et de fer. Le fer gagne en résistance et en dureté grâce à ce processus.
- Manganèse : L'ajout de manganèse à l'acier augmente la dureté, la résistance et la trempabilité tout en améliorant les caractéristiques de travail à chaud.
- Chrome : Ils utilisent le chrome pour améliorer la résistance à l'oxydation de l'acier.
- Nickel : Les producteurs ajoutent de grandes quantités de nickel aux aciers inoxydables à haute teneur en chrome pour créer les aciers les plus résistants à la chaleur et à la corrosion.
- Molybdène : Associé aux aciers austénitiques au chrome-nickel, le molybdène améliore la résistance à la corrosion par piqûres et crevasses, en particulier dans les environnements contenant du soufre et des chlorures.
- Azote : L'azote, comme le nickel, est un élément formateur d'austénite qui améliore la stabilité de l'acier inoxydable.
- Le cuivre : Le cuivre est un élément résiduel courant dans l'acier inoxydable. La production ajoute cet élément à divers alliages pour leur conférer des propriétés de durcissement par précipitation ou améliorer leur résistance à la corrosion dans l'acide sulfurique et l'eau salée.
- Titane : La production utilise souvent le titane pour stabiliser le carbure, en particulier lorsqu'il doit être soudé. Le titane se combine au carbone pour produire des carbures de titane, qui sont très stables et difficiles à dissoudre dans l'acier, ce qui réduit le risque de corrosion intergranulaire.
- Phosphore : Ils combinent souvent le phosphore et le soufre pour améliorer l'usinabilité. Si le phosphore améliore la résistance des aciers inoxydables austénitiques, il réduit également la résistance à la corrosion et augmente la propension du matériau à se briser lors du soudage.
- Le soufre : Lorsqu'il est ajouté en très petites quantités, le soufre améliore l'usinabilité, mais, comme le phosphore, il a un impact négatif sur la résistance à la corrosion et, par conséquent, sur la soudabilité.
Autres additifs
- Sélénium : Le sélénium était autrefois utilisé comme supplément pour améliorer l'usinabilité.
- Niobium/Colombium : Les fabricants utilisent le Niobium/Colombium pour stabiliser le carbone de l'acier et fonctionnent de manière similaire au titane. Le niobium renforce également les alliages et les aciers, leur permettant de résister à des températures plus élevées.
- Silicium : Ils utilisent le silicium comme agent désoxydant (destructeur) dans le processus de fusion de l'acier, et la plupart des aciers en contiennent une infime quantité.
- Cobalt : Lorsqu'il est exposé au rayonnement solide des réacteurs nucléaires, le cobalt devient hautement radioactif. C'est pourquoi tous les aciers inoxydables utilisés dans les centrales nucléaires sont soumis à des limites de cobalt, généralement de 0,2 % au maximum.
- Calcium : Les producteurs ajoutent du calcium en quantités infimes pour améliorer l'usinabilité sans compromettre d'autres caractéristiques dues au sélénium, au phosphore et à d'autres éléments.
Conclusion
Les aciers inoxydables contiennent au moins 10,5 % de chrome, moins de 1,2 % de carbone et d'autres éléments d'alliage. L'acier inoxydable est utilisé à diverses fins dans différents endroits.
L'acier inoxydable se présente sous diverses formes, en fonction de la combinaison d'autres additifs. Les fabricants incorporent ces additifs dans la composition de l'acier inoxydable en fonction de l'utilisation prévue.