Qu’est-ce que l’acier inoxydable austénitique ?
L’acier inoxydable austénitique est un terme générique désignant un alliage d’acier inoxydable qui présente une structure cristalline appelée austénite à température ambiante.
Il est classé parmi les aciers inoxydables au chrome-nickel parce qu’il contient du chrome et du nickel en plus du fer comme composants principaux. La composition varie en fonction de la qualité de l’acier, mais se caractérise par la présence de nickel comme ingrédient principal pour stabiliser la structure austénitique. Il s’agit du matériau le plus couramment utilisé parmi les nuances d’acier inoxydable et sa production est estimée à environ 60 % de tous les aciers inoxydables.
En particulier, le SUS 304, un acier inoxydable austénitique typique, est utilisé dans une très large gamme d’applications ; le SUS 316, un alliage de SUS 304 auquel on ajoute du molybdène, est un autre alliage présentant une résistance élevée à la corrosion.
Utilisations des aciers inoxydables austénitiques
Selon la nuance d’acier, les aciers inoxydables austénitiques sont généralement utilisés dans un large éventail d’applications, car ils sont amagnétiques et très résistants à la corrosion. Ils résistent à la perte de résistance due à l’environnement thermique externe et présentent d’excellentes propriétés de soudage et d’usinage plastique, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans les matériaux de construction, les équipements d’usine et d’autres domaines où des conditions difficiles et une grande fiabilité sont requises.
La nuance d’acier la plus couramment utilisée est le SUS 304, mais le SUS 305, qui empêche l’écrouissage, et le SUS 316, qui offre une meilleure résistance à la corrosion, sont également largement utilisés.
Propriétés des aciers inoxydables austénitiques
Les aciers inoxydables austénitiques ont une excellente ténacité et ductilité et conviennent au travail à froid et au formage à la presse. Ils présentent une bonne soudabilité, une dureté élevée après traitement thermique et la meilleure résistance à la corrosion de tous les aciers inoxydables. Il est fondamentalement non magnétique.
L’absence de magnétisme s’explique par le réseau cubique à faces centrées de sa structure cristalline. Si la structure se transforme en martensite, par exemple lors d’un travail plastique, elle peut, dans de rares cas, devenir magnétique.
Les aciers inoxydables austénitiques sont des matériaux dont la résistance ne peut être augmentée par la trempe, mais dont les propriétés peuvent être modifiées par un traitement thermique de mise en solution, un recuit et une stabilisation. Le traitement thermique de mise en solution est utilisé pour presque tous les aciers inoxydables austénitiques. Le chauffage à haute température suivi d’un refroidissement rapide améliore la résistance à la corrosion, réduit la sensibilisation et supprime l’écrouissage.
Structure des aciers inoxydables austénitiques
La structure métallurgique de l’acier inoxydable est l’austénite à température ambiante. Dans le fer pur, l’austénite ne se forme qu’à des températures élevées, tandis qu’à température ambiante, il s’agit d’une structure de ferrite. Lorsque du chrome est ajouté au fer pur, la température la plus basse à laquelle l’austénite est stable est d’environ 830°C.
Les éléments producteurs de ferrite sont les éléments, tels que le chrome, qui étendent la plage de température d’existence stable de la ferrite. La plage de température se réduit à mesure que la teneur en chrome augmente au-delà d’environ 7 %, et la plage de température d’existence stable de l’austénite finit par disparaître à mesure que la teneur en chrome augmente.
Les éléments tels que le nickel qui étendent la zone de température d’existence stable de l’austénite sont appelés éléments générateurs d’austénite. Lorsque du nickel est ajouté à du fer pur, la plage de température stable de l’austénite est élargie, avec une température minimale d’environ 500°C à 30% de nickel.
Types d’acier inoxydable austénitique
Les aciers inoxydables austénitiques contiennent du nickel et du chrome comme éléments constitutifs et offrent une plus grande résistance à la corrosion que les autres aciers inoxydables. La corrosion localisée, telle que la corrosion par piqûres et la corrosion intergranulaire, peut constituer un problème avec le SUS 304, une nuance d’acier typique, mais il est possible d’y remédier en modifiant la quantité et le type d’additifs. Plus précisément, le SUS 304L avec une teneur en carbone inférieure à 0,03 % et le SUS 316 avec des additifs au molybdène présentent une résistance à la corrosion supérieure à celle du SUS 304.