1.0 Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?
L'acier inoxydable est un alliage de fer, de chrome, de nickel et d'autres éléments. Le chrome forme une couche d'oxyde auto-réparatrice qui résiste à la corrosion, ce qui confère à l'acier inoxydable une grande durabilité et une rouille minimale.
Réputé pour sa résistance à la corrosion, sa robustesse et son aspect impeccable, l'acier inoxydable est largement utilisé dans les industries pétrochimique, des équipements de traitement et des moteurs à turbine. Parmi les nombreuses nuances, les plus courantes sont les 304 et 316, toutes deux classées comme aciers inoxydables austénitiques, souvent appelés aciers inoxydables de qualité marine ou aciers inoxydables chirurgicaux.
2.0 Qu'est-ce que l'acier inoxydable 304 ?
Grade acier inoxydable 304 est un alliage hautes performances largement utilisé, reconnu pour son excellente résistance à la traction, sa durabilité et sa résistance à la corrosion et à l'oxydation. Il possède une point de fusion entre 2 550 °F et 2 650 °F (1 399 °C – 1 454 °C), mais sa résistance à la traction diminue à mesure qu'elle se rapproche de cette plage.
Cet alliage offre une résistance à la traction élevée d'environ 621 MPa (90 ksi) et peut fonctionner à des températures allant jusqu'à 870 °C, ce qui en fait un matériau fiable pour les applications exigeantes. Caractéristiques principales
- Excellente résistance à la corrosion atmosphérique et à l'eau
- Bonne résistance chimique dans de nombreux environnements
- Facilement fabriqué, soudé et formé
- Non magnétique à l'état recuit
- Propriétés mécaniques stables pour une large gamme d'utilisations
Acier inoxydable 304 Limites
- Sensibilité au chlorure : sensible aux piqûres dans les environnements à fortes concentrations de chlorure (par exemple, l'eau salée)
- Pas idéal pour les applications marines ou à forte teneur en chlorure : manque de molybdène, ce qui limite ses performances dans les environnements agressifs en chlorure
2.1 Applications typiques de l'acier inoxydable de type 304
L'acier inoxydable 304 est largement utilisé dans de nombreux secteurs industriels en raison de son excellente résistance à la corrosion, de sa robustesse et de sa formabilité. Parmi les applications courantes, on peut citer :
| Domaine d'application | Utilisations typiques |
| Alimentation et cuisine | – Équipements de transformation des aliments – Équipements et appareils de cuisine – Casseroles et poêles – Éviers résidentiels et pièces d’évier |
| Industriel et mécanique | – Composants de pompe et de vanne – Échangeurs de chaleur – Récipients sous pression – Équipement de tuyauterie – Réservoirs de stockage – Conduites d’eau et de fluides |
| Automobile | – Moulures et garnitures automobiles – Enjoliveurs de roues – Collecteurs d'échappement |
| Électricité et structure | – Boîtiers électriques résistants à la corrosion – Coffrets électriques intérieurs – Fixations et quincaillerie (vis, boulons, poignées, plaques) |
| Architectural et décoratif | – Garniture décorative – Quincaillerie architecturale (panneaux, sculptures, appliques) – Appareils électroménagers |
2.2 Avantages de l'acier inoxydable 304
- Résistance à la corrosion : fonctionne bien dans de nombreux environnements corrosifs, y compris les acides doux et les solutions alcalines
- Bonne maniabilité : Facile à plier, à usiner, à souder et à polir
- Rentable : coût inférieur à celui des aciers inoxydables 316 et des aciers inoxydables à alliages supérieurs
- Polyvalent : Convient à un large éventail d'industries, notamment les secteurs alimentaire, médical, de la construction et industriel
2.3 304 Processus de fabrication
Le 304 est fabriqué en faisant fondre du chrome, du fer, du nickel et d'autres alliages à l'état de traces dans un four pour obtenir un mélange fondu. Il est ensuite transformé en billettes, brames ou autres formes pour durcir. Ces formes peuvent ensuite être laminées à chaud, recuites, traitées thermiquement, polies et/ou découpées à la taille souhaitée.
3.0 Qu'est-ce que l'acier inoxydable 316 ?
L'acier inoxydable 316 est un alliage austénitique haut de gamme reconnu pour sa résistance supérieure à la corrosion, sa résistance élevée à la traction et sa fiabilité à haute température. Il présente une plage de fusion de 1 371 °C à 1 399 °C (2 500 °F à 2 550 °F) et une résistance à la traction de 579 MPa (84 ksi), avec une température de service maximale d'environ 800 °C (1 472 °F).
L'acier inoxydable 316 est un alliage chrome-nickel additionné de molybdène, ce qui améliore considérablement sa résistance aux agressions chimiques, notamment en milieu marin et dans les applications de traitement chimique. Il est ainsi bien plus résistant que le type 304 aux substances corrosives telles que les chlorures, les bromures, les iodures, l'acide sulfurique, la saumure et les acides gras à haute température.
Stabilité à haute température
Le 316 conserve sa résistance et sa résistance à la corrosion à des températures élevées, ce qui le rend adapté aux applications à forte intensité de chaleur où le 304 pourrait se dégrader.
Composition non réactive
En tant qu'alliage non réactif, le 316 est idéal pour les environnements médicaux, pharmaceutiques et alimentaires.
Limites de l'acier inoxydable 316
Coût plus élevé : la résistance à la corrosion améliorée a un prix plus élevé que le 304, principalement en raison de la teneur accrue en nickel et de l'ajout de molybdène.
Composition de l'acier inoxydable 316
Cette composition rend l'acier inoxydable 316 plus résistant aux chlorures et aux produits chimiques agressifs par rapport au 304, bien que les deux semblent presque identiques à l'œil nu.
- 16% Chrome
- Nickel 10%
- 2% Molybdène
3.1 Avantages de l'acier inoxydable 316
- Résistance à la corrosion améliorée
- Excellente résistance à la corrosion par piqûres et caverneuses
- Meilleures performances dans les environnements riches en chlorure
- Facile à souder, à nettoyer et à finir
- Convient aux applications pharmaceutiques et alimentaires
- Contient du molybdène pour une résistance chimique supérieure par rapport à l'acier inoxydable 304
3.2 Applications typiques de l'acier inoxydable 316
| Domaine d'application | Applications typiques |
| Environnement marin | Composants marins, Pièces marines, Acier de construction et composants en milieu marin, Équipement marin |
| Équipement médical et pharmaceutique | Instruments chirurgicaux et médicaux, Équipement médical (y compris non chirurgical), Équipement de traitement pharmaceutique, Équipement pharmaceutique, Fabrication pharmaceutique |
| Équipement chimique | Équipement de traitement chimique, Équipement chimique, Tuyauterie chimique, Fabrication de produits chimiques, Transport industriel et chimique, Récipients sous pression, Citernes et tuyaux pour applications chimiques |
| Installations extérieures | Coffrets électriques extérieurs, Mobilier extérieur |
| Équipement industriel | Équipements industriels utilisés dans les industries pharmaceutiques et chimiques |
| Cuisine et transformation des aliments | Surfaces, équipements et appareils de cuisine commerciale, Cuisines commerciales, Production et transformation des aliments en milieu salin, Appareils commerciaux |
| Autres | Paniers en fil d'acier inoxydable, Paniers en acier inoxydable, Flotteurs en acier inoxydable |
3.3 316 Processus de fabrication
Le 316 est fabriqué de manière presque identique au 18/8 et au 304, à l'exception de légères variations dans ses ingrédients. Outre le nickel, le chrome et le carbone, on y ajoute également du molybdène et de très faibles quantités de manganèse, de silicium et, occasionnellement, d'azote. Les fabricants surveillent attentivement les quantités afin de garantir le maintien de cette composition optimale et de bénéficier des avantages du 316. Comme le 304 et le 18/8, il est fondu, puis moulé et transformé.
4.0 Comparaison détaillée de l'acier inoxydable 304 et 316
Acier inoxydable 304 vs 316 : comparaison complète
Les aciers inoxydables austénitiques 304 et 316 comptent parmi les plus couramment utilisés. Bien qu'ils paraissent quasiment identiques en termes de finition et de forme, ils diffèrent sensiblement par leur composition chimique, leurs performances mécaniques et leur résistance à la corrosion. Les tableaux suivants proposent une comparaison pour faciliter le choix des matériaux.
| Fonctionnalité | Acier inoxydable 304 | Acier inoxydable 316 |
| Composition | 18% Chrome, 8% Nickel (sans molybdène) | 18% Chrome, 10% Nickel, 2-3% Molybdène |
| Résistance à la corrosion | Excellent dans les environnements doux ; sensible à la corrosion par piqûres et crevasses, en particulier avec les chlorures. | Résistance supérieure à la corrosion, y compris contre les chlorures et dans les environnements difficiles. |
| Force | Bien | Bon, légèrement supérieur en raison du molybdène |
| Performances à haute température | Convient à de nombreuses applications, mais peut être sensible à la corrosion à des températures très élevées. | Excellente résistance aux hautes températures et à la corrosion. |
| Soudabilité | Excellent | Excellent |
| Coût | Plus rentable | Plus cher |
| Applications typiques | Équipements de transformation des aliments, appareils de cuisine, éviers, garnitures architecturales, composants de pompes et de vannes. | Environnements marins, traitement chimique, fabrication pharmaceutique, dispositifs médicaux, échangeurs de chaleur. |
| Magnétique | Légèrement magnétique | Légèrement magnétique |
4.1 Acier inoxydable 304 vs 316 : comparaison des propriétés clés
Les nuances d'acier inoxydable 304 et 316 comptent parmi les aciers inoxydables austénitiques les plus utilisés. Bien qu'ils offrent tous deux une excellente résistance à la corrosion, une excellente résistance mécanique et une excellente formabilité, ils diffèrent par leur composition chimique et leurs performances dans des environnements spécifiques.
| Propriété | Acier inoxydable 304 | Acier inoxydable 316 |
| Résistance à la corrosion | – Excellent dans une large gamme d'environnements – Sensible à la corrosion par piqûres et caverneuses dans les environnements chlorés – Risque de fissuration par corrosion sous contrainte au-dessus de 60 °C | – Résistance globale supérieure à la corrosion – Connu sous le nom de « qualité marine » – Toujours vulnérable aux piqûres, à la corrosion caverneuse et au SCC dans l'eau de mer chaude |
| Qualité à faible teneur en carbone recommandée | 304L: Meilleure résistance à la précipitation de carbure dans les environnements humides ou à haute température | 316L: Résistance améliorée à la précipitation de carbure ; préféré pour une exposition prolongée ou des environnements critiques |
| Résistance à la chaleur | – Résiste à l’oxydation intermittente jusqu’à 870°C – Utilisation continue jusqu'à 925°C – Non recommandé pour une utilisation continue dans l’eau entre 425°C–860°C | – Fonctionne de manière similaire : 870°C intermittent, 925°C continu – 316L préféré pour le service d'eau dans le 425°C–860°C gamme |
| Travail à froid | – Durcit rapidement – Un recuit intermédiaire peut être nécessaire pour éviter les fissures – Un recuit final est recommandé pour soulager les contraintes internes et restaurer la résistance à la corrosion | – Facilement laminé, estampé, embouti ou étiré – Recuit recommandé après formage à froid pour restaurer la ductilité et soulager les contraintes |
| Effet du travail à froid | Augmente la résistance et la dureté | Augmente la résistance et la dureté |
| Travail à chaud | – Meilleure performance à 1149°C–1260°C – Le refroidissement rapide après formage maximise la résistance à la corrosion | – Évitez de travailler en dessous 927°C – Plage idéale : 1149°C–1260°C – Recuit post-usinage recommandé |
| Traitement thermique | – Ne peut pas être durci par traitement thermique – Recuit de mise en solution à 1010°C–1120°C, suivi d'un refroidissement rapide | – Non durcissable par traitement thermique – Même plage de recuit : 1010°C–1120°C avec refroidissement rapide |
| Usinabilité | – Bonne usinabilité, mais nécessite des précautions – Maintenir les outils de coupe affûtés – Utiliser des coupes légères mais profondes – Utiliser des brise-copeaux – Utiliser un liquide de refroidissement/lubrification généreux en raison de la faible conductivité thermique | – Comparable au 304 – Les mêmes directives d’usinage s’appliquent – Un liquide de refroidissement adéquat est essentiel pour dissiper la chaleur et réduire l’usure de l’outil |
4.2 Comparaison des propriétés mécaniques et physiques de l'acier inoxydable 304 et 316
Ce tableau met en évidence les différences entre les 304 et 316 en termes de résistance à la traction, de limite d'élasticité, d'allongement, de dureté, de densité et de température de fonctionnement maximale, essentielles pour évaluer leur adéquation à diverses applications industrielles.
| Propriétés | Acier inoxydable 304 | Acier inoxydable 316 |
| Densité | 7,87–8,07 g/cm^3 | 7,87–8,07 g/cm^3 |
| Résistance à la traction (MPa) | 540–750 | 480–621 |
| Point de fusion (°C) | 1450 | 1 648–1 673 |
| Module d'élasticité (GPa) | 193 | 193 |
| Résistivité électrique (Ω.m) | 0,72 x 10-6 | 0,69–0,81 x 10-6 |
| Conductivité thermique (W/mK) | 16.2 | 13–17 |
| Dilatation thermique (1/K) | 17,2 x 10^-6 | 15–18 x 10^-6 |
| Allongement à la rupture (%) | 70 | 60 |
| Dureté (Rockwell B) | 70 | 80 |
| Résistance à la corrosion | Excellent | Exceptionnel |
| Magnétique | Non | Non |
| Formabilité | Très bien | Bien |
| Usinabilité (recuit) | Juste, mais meilleur que 316 | Équitable |
4.3 Composition élémentaire (%) de l'acier inoxydable 304 et 316
Nous comparons ici les principaux éléments d'alliage des aciers inoxydables 304 et 316. La présence de molybdène dans le 316 est le principal facteur expliquant sa résistance supérieure aux chlorures et aux environnements chimiques agressifs.
| Élément | Acier inoxydable 304 % | Acier inoxydable 316 % |
| Carbone | 0.07 | 0.07 |
| Chrome | 18,0 – 19,5 | 16,5 – 18,5 |
| Nickel | 8,0 – 10,5 | 10,0 – 13,0 |
| Silicium | 1 | 1 |
| Manganèse | 2 | 2 |
| Phosphoreux | 0.045 | 0.045 |
| Soufre | 0.015 | 0.015 |
| Azote | 0.1 | 0.1 |
| Molybdène | – | 2,0 – 2,5 |
4.4 Aperçu des caractéristiques : acier inoxydable 304 vs 316
Ce résumé décrit les principales différences en termes de résistance à la corrosion, de coût, de maniabilité et de cas d'utilisation idéaux entre l'acier inoxydable 304 et 316, offrant un guide clair pour choisir le bon matériau pour votre application.
| Caractéristiques | acier inoxydable 304 | acier inoxydable 316 |
| Résistance à la corrosion | Excellent | Encore mieux |
| Magnétique | Non | Non |
| Soudabilité | Haut | Bien |
| Durcit lors du formage à froid | Oui | Oui |
| Formabilité | Très bien | Bien |
| Usinabilité (recuit) | Juste, mais meilleur que 316 | Équitable |
| Résiste aux températures élevées | Haut | Haut |
| Température maximale de service intermittent | 1562°F | 1562°F |
5.0 Comment distinguer l'acier inoxydable 316 de l'acier inoxydable 304
Il est impossible de distinguer visuellement l'acier inoxydable 316 de l'acier inoxydable 304. Les deux nuances semblent identiques, surtout lorsqu'elles sont polies ou finies de la même manière. Une tôle en acier 316 ne sera pas différente d'une tôle en acier 304.
Comme il n'y a pas de différence visible, le seul moyen fiable de vérifier la qualité du matériau est de procéder à un Rapport d'essai des matériaux (MTR)Un MTR fournit la composition chimique exacte de l'acier et confirme s'il s'agit de 304, 316 ou d'une autre nuance.
