Acier inoxydable 304 et 316

Choisir entre l'acier inoxydable 304 et 316

Acier inoxydable

Figure 1 : Acier inoxydable

En bref, l'acier inoxydable 316 offre une meilleure protection que le type 304 contre 99% des médias courants présents dans les applications. Cependant, le type 304 est encore couramment utilisé car il offre une bonne protection pour la plupart des applications et constitue le choix le plus économique. Comprenez ce qui peut causer la corrosion dans votre application et parlez avec un ingénieur de Tameson pour vous assurer que vous sélectionnez le matériau approprié pour chaque application.

Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?

Tous les aciers ont la même composition de base en fer et en carbone, mais le terme acier inoxydable désigne une large gamme d'alliages d'acier ayant une teneur minimale de 10,5 % de chrome en masse. Ces alliages sont produits principalement pour leur résistance à la corrosion ou à l'oxydation, qui se produit lorsque les métaux réagissent avec l'oxygène (dans l'eau ou l'air) et rouillent. Les aciers inoxydables sont recyclables à 100 %.

Le chrome (Cr) est un métal dur qui réagit avec l'oxygène lorsqu'il est exposé à l'eau ou à l'air. Dans l'acier inoxydable, l'oxyde de chrome crée un film superficiel stable très fin, qui protège le métal de la corrosion en limitant l'accès de l'oxygène au reste du métal. Ce processus, qui entraîne une résistance à la corrosion, est appelé passivation. Le film stable formé sur l'acier inoxydable est autoréparateur en cas de rayure ou de perturbation temporaire par un environnement perturbé. La figure 2 montre comment la couche de chrome (noir foncé) protège le reste de l'alliage de l'oxydation, même lorsqu'il est endommagé.

Film de surface en oxyde de chrome

Figure 2 : Film de surface en oxyde de chrome

Corrosion localisée de l'acier inoxydable

Malgré son nom, l'acier inoxydable n'est pas tout à fait inoxydable ! L'acier inoxydable peut se corroder si sa capacité à former son film de passivation est perturbée. Cette intervention peut avoir des origines chimiques ou mécaniques, toutes deux pouvant activer les principaux modes de corrosion. Cependant, cette corrosion est généralement localisée et n'est pas uniforme sur l'ensemble du métal comme l'acier au carbone. Les principaux types de corrosion sont la corrosion par piqûre et la corrosion par crevasse, qui se forment en raison de la présence d'une espèce agressive comme le chlorure (Cl-). Toutefois, si l'on sait qu'un environnement présente un taux de chlorure élevé, on peut choisir des aciers inoxydables différents qui présentent des concentrations plus élevées d'alliages pour le protéger.

Corrosion par piqûres

Figure 3 : Corrosion par piqûres

  • Lacorrosion par piqûre se produit lorsqu'une couche de film endommagée a un accès limité à l'oxygène et qu'une espèce agressive telle que le chlorure (Cl-) est présente. Dans ce cas, l'acier inoxydable est incapable de reformer le film d'oxyde métallique protecteur et la corrosion forme de petits trous (piqûres) à la surface du métal, qui peuvent avoir l'aspect d'une éponge. Dans certains cas, ces piqûres se trouvent juste sous la surface et sont donc invisibles à l'œil nu. Un film mince percé d'un minuscule trou peut cacher une piqûre de la taille d'un pouce La figure 3 montre la corrosion par piqûre au microscope.
Corrosion des fissures

Figure 4 : Corrosion des fissures

  • Lacorrosion par crevasses est en principe similaire à la corrosion par piqûres et se produit dans des espaces confinés (crevasses) où l'accès à l'environnement est limité, comme le montre la figure 4. Ce mode de corrosion se produit dans les zones de contact entre les pièces, sous les joints d'étanchéité ou les espaces remplis de dépôts. En bref, l'agent corrosif (par exemple CI-) pénètre dans la crevasse et interfère avec la capacité de l'alliage à reformer un film de passivation, ce qui provoque une oxydation.

Types d'acier inoxydable

Outre le chrome, d'autres éléments d'alliage tels que le molybdène (Mo), le nickel (Ni), le titane (Ti), etc. sont ajoutés à l'acier inoxydable pour améliorer ses propriétés telles que la formabilité, la solidité et la résistance chimique. C'est pourquoi il existe de nombreuses nuances d'acier inoxydable dont la teneur en chrome et en autres éléments varie en fonction des environnements et des applications.

Les aciers inoxydables sont classés en fonction de leur structure cristalline, la famille la plus répandue étant l'austénitique. L'acier inoxydable austénitique est obtenu en alliant le nickel, ce qui lui confère une excellente formabilité et soudabilité. Cette famille comporte deux sous-groupes, les séries 200 et 300. La série 300, qui comprend le type 304 et le type 316, est l'acier inoxydable le plus largement utilisé.

Lors du choix d'une nuance d'acier inoxydable spécifique pour une application donnée, le premier critère est la résistance à la corrosion. D'autres propriétés mécaniques ou physiques peuvent également devoir être prises en compte pour répondre aux performances de service.

Résistance à la corrosion du type 304 par rapport au type 304. Acier inoxydable de type 316

Le type 304 (numéro d'acier EN 1.4301) et le type 316 (numéro d'acier EN 1.4401, 1.4436) ont des propriétés physiques et mécaniques très similaires, mais leur principale différence réside dans leur résistance à la corrosion dans différents environnements :

Acier inoxydable

  • Contient 18% de chrome et 8% de nickel
  • C'est un choix plus économique si de fortes concentrations de chlorure ne sont pas présentes.

Acier inoxydable

  • Contient 16 % de chrome, 10 % de nickel et 2 % de molybdène supplémentaires
  • Le molybdène ajouté offre une plus grande résistance à la corrosion des acides et des attaques par piqûre localisées par des solutions de chlorure telles que l'eau de mer et les sels de déglaçage.

La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable dans des solutions acides ou basiques dépend du type et de la concentration de l'acide ou de la base, ainsi que de la température de la solution.

Acides

En général, les acides peuvent être classés en acides réducteurs tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique dilué, et en acides oxydants tels que l'acide nitrique et l'acide sulfurique concentré. Des quantités croissantes de chrome et de molybdène dans l'acier inoxydable offrent une résistance accrue aux acides réducteurs.

Si l'on considère spécifiquement l'acide sulfurique, le type 316 est plus protecteur. Le type 304 ne résiste qu'à 3 % d'acide à température ambiante, tandis que le type 316 résiste à 20 % d'acide à des températures allant jusqu'à 50 °C. Cela suggère que le type 304 ne convient pas aux solutions d'acide sulfurique. L'acide chlorhydrique, en revanche, n'est pas recommandé et endommagera tout l'acier inoxydable.

D'une manière générale, le type 316 est considéré comme plus résistant aux solutions de chlorures, de bromures, d'iodures et d'acides gras à haute température, tandis que la plupart des acides oxydants tels que l'acide nitrique et l'acide phosphorique peuvent être utilisés avec le type 304 à température ambiante.

En général, les acides organiques ont tendance à être moins corrosifs que les acides minéraux. Cependant, plus le poids moléculaire des acides organiques augmente, plus leur corrosivité diminue. Par exemple, l'acide formique a un faible poids moléculaire, ce qui signifie qu'il est plus corrosif. Un acide organique commun utilisé dans le commerce est l'acide acétique. L'acier inoxydable de type 316 est utilisé pour ces applications.

Bases

Les types 304 et 316 sont tous deux résistants aux bases faibles telles que l'hydroxyde d'ammonium à des concentrations élevées et à des températures élevées. Cependant, il faut faire attention lorsque l'environnement contient des bases plus fortes à des concentrations et/ou des températures élevées. Une teneur plus élevée en chrome et en nickel dans l'acier inoxydable se traduira par une meilleure résistance aux bases plus fortes.

Organiques

Le type 304 est résistant aux aldéhydes, tandis que le type 316 est préféré pour une utilisation avec les amines et l'acétate de cellulose. Les graisses et les acides gras commencent à attaquer les types 304 et 316 à des températures supérieures à 150° C et 260° C respectivement.

Informations complémentaires

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