L’acier inoxydable se révèle particulièrement présent dans notre environnement quotidien : couverts de table, composants de moteurs de voitures ou encore cuves de stockage, sa résistance à la corrosion en fait un matériau idéal pour de nombreux usages. Néanmoins, la corrosion peut prendre différentes formes et impacter l’acier d’autant de manières. C’est pourquoi il existe, en réalité, différents types d’acier inoxydable et autant de traitements thermiques pour améliorer et renforcer leurs propriétés naturelles.
4 grands types d’aciers inoxydables
L’acier inoxydable se compose principalement de trois éléments chimiques. se distingue par son exceptionnelle résistance à la corrosion, essentielle dans de nombreuses applications,Tout d’abord, l’acier en tant que tel constitue un alliage de fer et de carbone. Pour améliorer sa résistance à la corrosion de manière significative, on ajoute du chrome dans l’alliage de fer et carbone. Dès lors que celui-ci contient au moins 10 % de chrome (voire 12 %), on parle d’acier inoxydable. D’autres éléments chimiques seront rajoutés en fonction d’objectifs spécifiques.
Pour rendre un acier inoxydable, il suffit de former à sa surface une couche protectrice d’oxyde de chrome. Celle-ci confère au métal une excellente résistance à la corrosion et présente un avantage de taille, l’auto-cicatrisation. En d’autres termes, elle recouvre naturellement toute la surface de l’acier et, en cas de rayure, se régénère toute seule. Il s’agit d’une couche dite de passivation. Il existe cependant d’autres moyens pour renforcer la résistance de l’acier face à la corrosion. Par exemple : il est possible de modifier sa teneur en carbone ou d’incorporer d’autres éléments d’alliage comme le nickel, le molybdène ou le titane, adaptant ainsi l’alliage aux conditions environnementales spécifiques et augmentant sa résistance.
De ce fait, on distingue différentes familles et types d’aciers inoxydables, en fonction de leur composition chimique. Celles-ci sont regroupées en quatre catégories distinctes :
– Les aciers inoxydables martensitiques, durs et avec une grande quantité de carbone.
– Les ferritiques, stables et résistants à basse température.
– Les austénitiques, offrant une grande résistance et une flexibilité en termes d’application grâce à leur teneur élevée en chrome et en nickel.
– Les austéno-ferritiques, combinant les propriétés des deux précédents pour une performance optimisée.
Différents d’aciers inoxydables pour différents types de corrosion
En réalité, il existe différents types d’aciers inoxydables pour résister à différents types de corrosion. Ces alliages, majoritairement constitués de fer, de chrome, et souvent enrichis de nickel, molybdène, ou de titane, offrent des propriétés uniques qui les rendent idéaux pour divers environnements agressifs. Par exemple :
– Corrosion atmosphérique : due à l’air extérieur ambiant, elle nécessite souvent des aciers austénitiques, réputés pour leur haute teneur en chrome et en nickel, favorisant la formation d’une couche protectrice d’oxyde de chrome.
– Corrosion marine : L’exposition à l’eau salée requiert des aciers ferritiques ou des aciers austénitiques enrichis en molybdène pour une meilleure résistance à la corrosion par piqûres.
– Corrosion à l’air chaud : Les aciers inoxydables martensitiques, avec leur composition élevée en chrome et faible en carbone, sont utilisés pour leur résistance aux températures élevées et à l’oxydation.
– Corrosion aux acides : Les nuances d’acier inoxydable contenant une grande quantité de molybdène sont privilégiées pour leur capacité à résister à la corrosion acide.
Selon l’environnement, celle-ci se forme de manière spécifique et il convient alors de sélectionner un acier inoxydable adapté. En effet, le choix du matériau dépend des conditions environnementales dans lesquelles évolue la pièce, autant que de ses contraintes mécaniques. Il n’existe donc pas de solution universelle, mais plutôt des options plus ou moins idéales en fonction de la situation.
Quel traitement thermique pour quel acier inoxydable ?
Dans la mesure où il existe plusieurs types d’aciers inoxydables, on distingue également différents traitements thermiques assortis.
Trempe et revenu pour les aciers inoxydables martensitiques
Les aciers inoxydables martensitiques, constitués principalement d’un alliage de fer et de carbone, reposent sur la formation de martensite . Ce constituant apparaît à la suite d’un traitement par trempe et revenu. Les pièces font l’objet d’un chauffage à très haute température avant d’être refroidies rapidement dans un bain d’huile ou sous gaz neutre. Cette méthode renforce la résistance mécanique de l’acier et garantit d’obtenir une excellente dureté.
De manière générale, la trempe et le revenu permettent de multiplier cette valeur par trois et de passer de 20 à 60 Rockwell pour une même pièce en fonction de la composition chimique de l’acier inoxydable. Il s’agit d’un traitement dans la masse très employé dans la fabrication des moules à injection plastique pouvant libérer des produits chlorés ou fluorés lors de la fabrication de pièces en plastique type PVC ou téflon, par exemple. Ce processus dégage des gaz corrosifs que l’acier martensitique peut supporter. Toutefois, au cours du traitement, ce type d’acier peut perdre un peu de sa résistance naturelle à la corrosion. Il ne représente donc pas forcément le matériau idéal en fonction de l’environnement dans lequel les pièces vont devoir évoluer. On retrouve aussi cette famille d’acier inoxydable dans la fabrication de dispositifs médicaux mais, ces aciers trouvent leur place dans de nombreux autres domaines, en raison de leur grande résistance et qualité.
Nitruration et THERMI-SP pour les aciers inoxydables austénitiques
L’acier austénitique, principalement constitué de fer et contenant des éléments d’alliage comme le chrome et le nickel, est l’acier inoxydable le plus présent dans le monde. Extrêmement résistant à la corrosion, il s’emploie à la fois pour la création de couverts de table, dans les raccords de plomberie et de robinetterie, mais aussi dans le secteur agroalimentaire en raison de sa biocompatibilité. En effet, la plupart des composants de cuves de stockage consacrées à des boissons ou des aliments sont réalisés en acier inoxydable austénitique. Ce matériau biocompatible est également utilisé pour les dispositifs médicaux
Cet acier se trouve également très présent dans le marché de l’automobile, car, en plus de son excellente résistance à la corrosion, il possède des propriétés amagnétiques. Cette faculté se révèle particulièrement utile pour la fabrication de certaines pièces électromagnétiques. Autres applications : turbocompresseurs, injecteurs essence afin de limiter l’usure et la corrosion par les gaz chauds ou le carburant. L’acier inoxydable austénitique affiche cependant quelques limites, notamment au niveau de sa résistance à l’usure et au grippage.
Un traitement par nitruration peut partiellement corriger ces lacunes naturelles, mais la formation de nitrures impacte inévitablement la résistance à la corrosion. Pour éviter ce phénomène, le groupe Thermi Lyon a développé le traitement Thermi SP, pour S-Phase. Celui-ci consiste à créer une phase S à la surface des pièces, c’est-à-dire à diffuser des atomes de carbone et d’azote dans l’acier sans pour autant former de nitrures ni de carbures. Ce procédé renforce également la résistance de l’acier au grippage et se révèle donc idéal pour traiter les vis, écrous, autres éléments de fixation, pièces de turbo et d’injecteurs. Ce traitement thermochimique est également utilisé pour le traitement de pièces en inox austénitiques pour le domaine de l’agroalimentaire. La dureté en surface peut atteindre une dureté de 1200HV soit 6 fois plus que le matériau de base, renforçant ainsi la longévité et l’efficacité des équipements.
Nitruration et THERMI-SNT pour les aciers inoxydables ferritiques
L’acier inoxydable ferritique, quant à lui, se compose principalement de ferrite. Il affiche une bonne résistance mécanique et à la corrosion mais demeure sujet au grippage et à l’usure par frottement. Pour améliorer ses propriétés naturelles, Thermi Lyon a conçu le traitement Thermi SNT. Il s’agit d’une nitruration à haute température permettant de faire entrer de l’azote dans l’acier sans pour autant créer de nitrures en surface et ainsi, garder intacte la résistance de la pièce à la corrosion. Enfin, les aciers austéno-ferritiques représentent un cas à part. Ces super alliages nécessitent un traitement particulier, mis au point par Thermi Lyon, qui fera l’objet d’une publication à part entière.
La corrosion peut prendre diverses formes, elle peut se produire dans différents milieux : l’eau de mer, l’air ambiant, l’air chaud ou acides… C’est pourquoi il existe différents types d’aciers inoxydables : martensitiques, austénitiques, ferritiques et austéno-ferritiques. Ceux-ci possèdent des propriétés naturelles variées et, de fait, nécessitent des traitements thermiques bien particuliers qui dépendent de l’environnement des pièces et des contraintes mécaniques qui s’exercent dessus. Pour toutes ces familles d’aciers inoxydables, il est également possible de réaliser des dépôts sous vide PVD et DLC.
Fidèle à sa volonté de proposer la solution la mieux adaptée à chacun de ses clients, le groupe Thermi Lyon propose l’ensemble des traitements thermiques et dépôts sous vide disponibles pour un choix adapté et objectif.
