Il existe plus de 250 types d'acier inoxydable. En raison de sa beauté et de ses performances, il a une valeur économique et est utilisé dans de nombreuses industries.
L'acier inoxydable est principalement divisé en cinq catégories. Chaque catégorie combine des éléments chimiques spécifiques et des propriétés mécaniques uniques, comme l'acier inoxydable austénitique de la série 300 et l'acier inoxydable ferritique et martensitique de la série 400.
Cet article explique les différences entre l'acier inoxydable des séries 300 et 400.
L'acier inoxydable de la série 300 est austénitique. Il s'agit d'une combinaison de carbone, de chrome, de nickel et de molybdène. En raison de sa teneur élevée en nickel, il est amagnétique, présente une forte résistance à la corrosion et se comporte bien à haute température. Il possède de nombreuses caractéristiques différentes et est largement utilisé. Il est excellent dans les environnements à haute température mais ne peut pas être traité thermiquement.
304 et 316 sont les qualités d'acier inoxydable de la série 300 les plus répandues sur le marché.
L'acier inoxydable de la série 400 est un mélange d'acier inoxydable martensitique et ferritique. Il est composé de carbone, de chrome et de manganèse. Par rapport à la série 300, il contient très peu ou pas de nickel. Il présente une excellente ténacité, une bonne résistance à l'usure et une grande solidité. Il est magnétique, peut être traité thermiquement et est durable. Toutefois, il ne résiste pas aussi bien à la rouille que la série 300.
Le 410 est un grade populaire de la série 400 des aciers inoxydables.
Différences entre les séries 300 et 400 de l'acier inoxydable
Composition chimique
Série 300: Contient du chrome 18% - 30%, du nickel 6% - 20% et du molybdène. Le chrome forme une couche protectrice, le nickel stabilise la structure austénitique et augmente la ténacité, et le molybdène aide à résister à la corrosion par piqûres. L'acier inoxydable de la série 300 convient donc aux environnements corrosifs, comme l'acier inoxydable 316, qui présente une excellente résistance à la corrosion dans les installations marines.
Série 400: Contient du chrome et du manganèse 11% - 12%, peu ou pas de nickel et une teneur en carbone plus élevée. Le chrome offre une résistance de base à la corrosion, le manganèse augmente la résistance, et le carbone élevé améliore la dureté et la résistance à l'usure. Par exemple, l'acier inoxydable 430 est utilisé pour les décorations d'intérieur, ce qui permet d'équilibrer le coût et la performance.
Résistance à la corrosion
Série 300: En raison de sa teneur élevée en nickel et en chrome, il forme un film passif stable qui offre une excellente résistance à de nombreux types de corrosion. Il est largement utilisé dans les équipements agroalimentaires, médicaux et chimiques. Par exemple, l'acier inoxydable 304 est utilisé dans les équipements de transformation des aliments et ne rouille pas facilement lorsqu'il est exposé à des ingrédients acides ou alcalins, ce qui garantit l'hygiène et la sécurité.
Série 400: La résistance à la corrosion est plus faible. Il peut rouiller dans des environnements très corrosifs. Toutefois, l'acier inoxydable 430 peut être utilisé dans des environnements moins corrosifs. La teneur élevée en carbone lui confère une excellente résistance à l'usure, ce qui le rend idéal pour les arêtes d'outils et les surfaces de frottement mécanique, réduisant ainsi l'usure et prolongeant la durée de vie.
Propriétés mécaniques
Série 300: La structure austénitique lui confère une excellente ductilité, lui permettant de subir de grandes déformations. Il est facile à mettre en forme par déformation à froid, mais sa résistance diminue à haute température. Par exemple, les pièces de carrosserie automobile conservent bien leur forme après emboutissage, mais les pièces à haute température nécessitent des traitements particuliers.
Série 400: La teneur plus élevée en carbone lui confère une dureté et une résistance élevées. Par exemple, l'acier inoxydable martensitique 440, après traitement thermique, devient très dur, ce qui le rend approprié pour les outils et les pièces résistantes à l'usure. Cependant, sa ductilité est limitée et il faut faire attention lors du traitement pour éviter les fissures.
Performance de traitement
Série 300: Il possède d'excellentes propriétés de transformation. Il est facile à mettre en forme par traitement à froid, comme l'estampage, le pliage et l'étirement. Il se comporte également bien dans le traitement à chaud et peut être forgé ou laminé dans une plage de température appropriée pour produire diverses formes telles que des plaques, des tuyaux et des barres.
Série 400: Les aciers inoxydables ferritiques de la série 400 présentent de bonnes propriétés de déformation à chaud, mais leurs performances de déformation à froid sont légèrement inférieures à celles des aciers de la série 300. Les aciers inoxydables martensitiques, en raison de leur dureté et de leur résistance plus élevées, sont plus difficiles à mettre en œuvre, mais les qualités plus faciles à mettre en œuvre (comme le 416) sont additionnées de soufre pour améliorer l'usinabilité.
Soudabilité
Série 300: La soudabilité est bonne et les performances des joints sont excellentes. La zone affectée thermiquement est petite et la distorsion est minimale. Diverses méthodes de soudage peuvent être utilisées, comme le soudage TIG pour les tuyaux en acier inoxydable, ce qui garantit des soudures de haute qualité. Il est largement utilisé dans la fabrication de composants structurels.
Série 400: Les aciers inoxydables martensitiques, en particulier, sont peu soudables. Ils sont susceptibles de se fissurer et nécessitent un préchauffage, un postchauffage et un contrôle minutieux des paramètres du processus. Par exemple, lors du soudage de l'acier inoxydable 410, le préchauffage réduit les contraintes et le revenu améliore la ténacité, ce qui garantit une bonne qualité de soudure.
Coût
Série 400: En raison de sa faible teneur en nickel, voire de son absence, il est plus rentable. Elle est utilisée dans des applications où le coût est une préoccupation, telles que la décoration architecturale, l'équipement industriel général et les appareils ménagers. Par exemple, la série 400 est utilisée dans les garde-corps des bâtiments, offrant des performances de base à moindre coût.
Série 300: Le prix du nickel est élevé et fluctue, ce qui affecte le coût. Les aciers inoxydables de la série 300 sont utilisés dans des applications critiques qui nécessitent une résistance à la corrosion et des performances élevées, telles que les pipelines chimiques et les équipements médicaux. Bien qu'ils soient plus chers, ils garantissent des performances fiables à long terme.
Microstructure
Série 300: Il possède une structure cubique à faces centrées (FCC), avec des arrangements atomiques serrés et réguliers. Cela lui confère une bonne ténacité et une bonne formabilité, et ses cristaux ne se brisent pas facilement au cours du traitement, ce qui en fait un matériau idéal pour le travail à froid. Par exemple, l'acier inoxydable 304 peut être façonné en motifs fins pour la coutellerie.
Série 400: Il possède une structure cubique centrée sur le corps (BCC), avec un espacement atomique relativement plus grand, ce qui lui confère une résistance et une dureté plus élevées. Après un traitement thermique approprié, sa résistance augmente considérablement. Par exemple, l'acier inoxydable 440 est utilisé pour les outils, où il peut conserver un bord tranchant.
Le magnétisme :
Série 300: En raison de sa structure austénitique, les spins des électrons sont désordonnés, de sorte qu'il est généralement non magnétique ou faiblement magnétique. Il est largement utilisé dans les appareils électroniques et les zones sensibles aux champs magnétiques, comme les équipements médicaux d'IRM, afin d'éviter les interférences avec les instruments sensibles et d'assurer un fonctionnement sans heurts.
Série 400: Les aciers inoxydables ferritiques et martensitiques contiennent plus d'électrons non appariés et sont magnétiques. Ils sont couramment utilisés dans les moteurs, les générateurs et les pinces magnétiques. Les propriétés magnétiques contribuent à améliorer l'efficacité de la conversion électromagnétique et répondent aux besoins d'adsorption et de fixation.
Durabilité
Série 300: La structure austénitique est stable et ne durcit donc pas bien à la chaleur. Cependant, elle peut être renforcée par un travail à froid, car les dislocations augmentent. Par exemple, l'acier inoxydable 304 devient plus résistant après l'étirage à froid, ce qui le rend approprié pour les pièces structurelles qui nécessitent une résistance modérée et des formes complexes.
Série 400: L'acier inoxydable peut subir une transformation martensitique par chauffage et refroidissement, ce qui augmente considérablement sa dureté. Par exemple, l'acier inoxydable 410, après trempe, devient très dur et convient à la fabrication de pièces résistantes à l'usure, répondant aux exigences de dureté élevée des outils et des composants mécaniques.
Applications
Série 300: En raison de son excellente résistance à la corrosion, de ses propriétés non magnétiques et de sa bonne aptitude à la mise en forme, il est couramment utilisé dans l'industrie alimentaire (par exemple, la coutellerie), le secteur médical (par exemple, les instruments), la décoration architecturale et les composants chimiques résistant à la corrosion.
Série 400: Grâce à sa grande solidité, sa résistance à l'usure et ses propriétés magnétiques, il convient pour les outils, les pièces d'usure mécanique, les composants automobiles (par exemple, les tuyaux d'échappement, les intérieurs) et les applications liées au magnétisme.
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