Composition de l’inox : de quoi parle-t-on ?
Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?
L’acier inox, couramment appelé inox, est un matériau qui a un rôle capital dans de nombreux domaines.
On l’utilise dans notre vie quotidienne, mais aussi dans des industries exigeantes comme celle de la chimie, des transports ou de la mécanique de précision.
Concrètement, on parle d’inox pour désigner un alliage de fer composé des différents éléments chimiques et minéraux.
On doit l’invention de l’inox au métallurgiste anglais Harry Brearley qui fut le premier à s’intéresser à “l’acier sans rouille” (rustless steel), rebaptisé plus tard acier inoxydable.
Initialement, son souhait était d’utiliser ce matériau pour créer des canons d’armes à feu qui ne rouillent pas. Plus tard, ce matériau aux qualités exceptionnelles a vu ses usages se diversifier.
Pourquoi l'inox matière est-il autant utilisé dans l’industrie ?
L’inox est un matériau aux propriétés incroyables. Dans l’industrie, il peut être utilisé sous plusieurs formes :
- À l’état liquide, pour ensuite être moulé afin de créer une forme adaptée au besoin;
- Sous forme semi-finie ou forgée où l’alliage est contraint par la technique du refroidissement. On doit ensuite usiner le produit final pour lui donner sa forme finale;
- Sous la forme de feuilles ou de plaques d’épaisseurs variées pour être utilisées dans des applications industrielles;
- En barres, fils ou profilés pour fabriquer entre autres des pièces mécaniques ou des éléments de boulonnerie.
Cette grande diversité de formes offre aux industriels la possibilité de moduler l’inox pour toutes les applications dont ils ont besoin. Il est facile à mettre en forme et à souder.
De plus, l’acier inoxydable offre une grande résistance aux températures (aussi bien aux très hautes températures qu’aux basses températures) ou aux produits chimiques.
C’est un matériau qui résiste à la corrosion grâce à la couche de passivation d’oxyde de chrome qu’il forme naturellement. De plus, on peut saluer le fait que ce matériau est hygiénique : il est facile à nettoyer et est neutre. Ainsi, il peut être employé dans l’industrie alimentaire ou pharmaceutique sans risquer qu’il y ait une contamination du contenu.
Comprendre la composition des aciers inoxydables
Composition de l’inox : focus sur le fer, le carbone et le chrome
Pour parler d’acier inoxydable, la composition doit être la suivante :
- Le matériau doit contenir au moins 10,5% de chrome sur son poids total;
- Le carbone doit représenter moins de 1,2% du poids;
- Une infime partie de fer doit être présente.
D’autres éléments d’alliage peuvent être ajoutés à la composition pour l’enrichir comme le nickel, le molybdène, le titane ou encore le silicium.
Ainsi, ce sont de nombreuses variétés d’inox qui existent avec des compositions chimiques différentes.
La composition chimique de l’inox : focus sur ses propriétés
Nous l’avons vu, pour être qualifiés d’inox, il est nécessaire que le matériau soit composé à 10,5% de chrome. Cet élément apporte au matériau une grande résistance à la corrosion.
En effet, le chrome permet de former une couche protectrice d’oxyde de chrome au-dessus de la surface de l’inox. Cette couche s’active au contact de l’air et protège ainsi le matériau des agressions extérieures. De plus, le carbone est le deuxième élément important de l’inox. Son rôle est notamment d’améliorer la résistance mécanique de l’acier inoxydable. Ainsi, le matériau est plus dur et plus fort. Pour éviter que des carbures se forment, il est important de respecter le seuil de 1,2% du poids total de l’inox.
Les autres éléments courants dans les alliages d’inox
La combinaison d’autres éléments chimiques dans les alliages d’inox apporte d’autres qualités intéressantes aux matériaux. On pourra citer :
- Le nickel : il renforce la résistance du matériau. Il le rend aussi plus malléable et plus flexible. On peut aussi utiliser le manganèse qui a des propriétés similaires;
- Le silicium : c’est un allié pour améliorer le caractère résistant à l’oxydation de l’acier;
- Le titane : il peut permettre d’améliorer la soudabilité de l’acier ou encore améliorer la résistance à la corrosion;
- Le tungstène : il est particulièrement recommandé pour améliorer la stabilité des matériaux face aux températures élevées;
- Le molybdène : il renforce la résistance à la corrosion dans des milieux exigeants.
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Différentes familles d’inox
Les alliages et nuance inox : austénitique, ferritique...
De fait, il existe plusieurs familles et alliages d’inox. On considère qu’il y a 4 grandes familles d’acier :
- Ferritique : ils sont composés de fer et de chrome (entre 12 et 30%) avec une infime part de carbone (moins de 0,1%). Ces nuances se caractérisent par une résistance à la corrosion intéressante mais pas dans des applications exigeantes. Ils sont magnétiques et ont une bonne conductivité électrique. La nuance emblématique de cette catégorie d’acier est la nuance inox 430;
- Martensitique : cette catégorie d’acier contient du chrome entre 12 et 18% et du carbone en petite quantité. On utilise cette catégorie d’inox pour sa bonne résistance mécanique et son caractère magnétique. Cependant, elle sera moins résistante à la corrosion. Les nuances AISI 410 ou 420 font partie de cette famille d’inox.
- Austénitique : c’est l’une des nuances les plus courantes - elle contient du fer, du chrome, du nickel et peut contenir du molybdène. On l’apprécie pour sa résistance à la corrosion par piqûres ou la corrosion sous contrainte. Cet acier n’est pas magnétique mais se caractérise par ses propriétés de soudage. Ces nuances emblématiques : inox 304 ou inox 316.
- Duplex : cet acier est composé de fer, de chrome, de nickel et de molybdène. Il offre de bonnes capacités de résistance à la corrosion, même dans un environnement agressif. L’acier AISI 2205 en est un exemple.
Explication de comment chaque composition est adaptée à différentes applications
Nous l’avons vu, les nuances et les familles d’inox se caractérisent par des éléments de compositions variés. Cela a des conséquences sur les propriétés des matériaux. De fait, chaque secteur d’activité préfère un type d’inox en fonction de ses besoins.
Par exemple, les aciers austénitiques, avec l’inox 304 ou inox 316 en tête, sont parfaitement conçus pour des applications qui demandent une résistance à la corrosion. Ainsi, on le retrouve beaucoup dans les industries chimiques, alimentaire, marine ou médicale. L’inox 304 ou 316 est également un matériau de base pour la fabrication de réservoirs et d’éléments de tuyauterie industrielle.
Les aciers ferritiques se caractérisent par leur propriété magnétique. Ainsi, ces aciers servent pour la fabrication d’aimants ou de capteurs dans l’industrie. On les retrouve aussi dans la fabrication d’éléments de décoration ou d’appareils ménagers.
Les aciers martensitiques ont comme qualité principale leur grande résistance mécanique. De fait, ils sont utilisés pour fabriquer des couteaux ou des outils. On les retrouve aussi dans des pièces automobiles ou pour fabriquer des éléments de visserie et de quincaillerie.
Les aciers duplex sont les aciers les plus répandus dans les industries marines et pétrolières. En effet, ils sont parfaits pour résister à la corrosion sous contrainte et ont une résistance mécanique très forte. On les retrouve alors pour équiper les plateformes pétrolières ou dans l’industrie chimique.
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Choisir la bonne composition d'inox pour votre application
Conseils pour choisir la bonne composition d'inox en fonction de l'application
Choisir la bonne nuance d’inox doit se faire en considérant avant tout les conditions d’application dans lesquelles la nuance sera introduite.
Ainsi, on doit se questionner :
- Quelle température fera-t-il là où l’inox sera installé ? L’environnement est-il pollué ou très salin ? Quelles seront les conditions d’utilisation du matériau en termes de pression ou d’abrasion ?
Cette première question va permettre tout d’abord de déterminer les propriétés nécessaires de l’inox. Par exemple : il faut que le produit puisse résister à la corrosion.
On choisit ensuite sa nuance d’inox en fonction de ses besoins et son application. On peut également consulter les tableaux de référence qui comparent les propriétés de chaque famille d’inox.
Pour préciser son besoin, on peut s’interroger sur les propriétés requises supplémentaires : quelle est la résistance mécanique nécessaire ? Ou bien encore la conductivité thermique requise ou les qualités de soudabilité ?
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Importance de choisir un inox de haute qualité
Choisir la composition inox idéale pour son application est nécessaire. De plus, il est tout aussi important de choisir un inox de haute qualité.
Car la différence entre un inox de basse et de haute qualité peut faire naître de grandes disparités.
D’abord, on peut remarquer une plus faible résistance à la corrosion pour les aciers inox de mauvaise qualité. Ils pourront avoir tendance à ne pas résister dans des environnements agressifs.
De même, les aciers inoxydables de haute qualité affichent une résistance mécanique plus importante que tous autres aciers. Ils pourront supporter des conditions d’exploitation avec des contraintes plus fortes.
In fine, choisir un inox de grande qualité permet de prolonger la durée de vie de ses équipements. On évite alors de devoir remplacer précocement le matériau ou bien de devoir engager des coûts de réparation et de maintenance.
Enfin, dans la plupart des applications industrielles courantes, il y a un vrai enjeu de sécurité autour de l’utilisation d’un matériau plutôt qu’un autre. De fait, choisir un matériau de haute qualité est un gage de sécurité supplémentaire pour des applications exigeantes comme celle de la chimie, de l’agroalimentaire ou de l’industrie médicale. En choisissant un inox tracé et certifié, on évite les contaminations métalliques ou les problèmes de fiabilité.
A savoir également que l'inox est très facile d'entretien, ce qui permet de le garder en bon état plus durablement.
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FAQ : Composition inox
Quelle est la différence entre l'acier et l'inox ?
L'inox est une catégorie spécifique d'acier. On parle d'ici d'un type d'acier : l'acier inoxydable. L'acier se caractérise par une composition faite de fer, de carbone et d'autres éléments chimiques. L'inox, lui, se doit de comporter au moins 10,5% de chrome en poids. Il contient aussi du fer et d'autres éléments chimiques.
Quels sont les métaux inoxydables ?
Les métaux inoxydables sont les métaux qui résistent à la corrosion. En premier lieu, on parle bien sûr de l'inox qui est le plus couramment utilisé dans toutes les applications qui nécessitent de devoir résister à la corrosion. Mais il existe d'autres matériaux qui peuvent aussi avoir ses qualités. On pourra citer : l'aluminium, le titane, le nickel ou encore le zirconium.
Inox A2 ou A4 ?
L'inox A2 ou A4 sont deux types d'aciers inoxydables, respectivement, l'inox A2 ou inox 304 et inox A4 ou inox 316. Le premier est le plus utilisé dans des applications où l'on exige une bonne résistance à la corrosion. Néanmoins, si l'on est dans des atmosphères naturelles et dans un environnement très corrosif (à l'extérieur, au bord de la mer par exemple), on devra se tourner vers la nuance A4. En effet, l'inox 316 est enrichi en molybdène ce qui lui permet de mieux résister à la corrosion.
