L’acier inoxydable et ses éléments constituants:
Les aciers inoxydables sont des aciers auxquels on a ajouté du chrome. Conformément à la norme européenne EN 10088-12, un acier est classé acier inoxydable s’il contient au minimum 10,5 % en masse de chrome et moins de 1,2 % de carbone.
Le carbone (C): La teneur en carbone est limitée à un maximum de 1,2 % en masse afin d’éviter la formation de carbures3 (notamment de carbures de chrome qui est un composé chimique très stable avide de chrome) qui sont préjudiciables au matériau. Par exemple, le carbure Cr23C6 qui peut apparaître dans l'austénite 18-9 a un effet négatif vis-à-vis de la corrosion inter granulaire (appauvrissement très important en chrome aux abords des carbures formés provoquant la perte du caractère d'inoxydabilité par captation du chrome).
Le Nickel (Ni): il favorise la formation de structures homogènes de type austénitique. Il apporte les propriétés de ductilité, de malléabilité et de résilience. À éviter soigneusement dans le domaine du frottement.
Le Manganèse (Mn) est un substitut du nickel. Certaines séries d’alliages austénitiques ont été développées permettant de faire face aux incertitudes d’approvisionnement du nickel.
Le Molybdène (Mo) et le Cuivre (Cu) améliorent la tenue dans la plupart des milieux corrosifs, en particulier ceux qui sont acides, mais aussi dans les solutions phosphoriques, soufrées, etc. Le molybdène accroît la stabilité de la couche passive. Le Molybdène, ajouté aux aciers austénitiques, améliore encore la résistance à la corrosion. Ainsi, les aciers inoxydables de type 316 contiennent entre 2 et 3% de MOLYBDENE. Ils sont principalement utilisés dans les industries chimiques et pétrochimiques où, par exemple, la résistance aux chlorures est nécessaire. Néanmoins, il est important de préciser que ces aciers ne résistent pas à tous les types d'attaques chimiques (tels qu'aux acides chlorhydrique ou oxalique, surtout lorsqu'ils sont chauds et/ou très concentrés).
Le Tungstène (W) améliore la tenue aux températures élevées des aciers inoxydables austénitiques.
Le Titane (Ti) doit être utilisé à une teneur qui dépasse le quadruple de la teneur en carbone. Il évite l'altération des structures métallurgiques lors du travail à chaud, en particulier lors des travaux de soudure où il prend la place du chrome pour former un carbure de titane (TiC) avant que ne se forme le carbure de chrome préservant de ce fait le caractère inoxydable de l'acier en évitant l'appauvrissement en chrome de la matrice aux abords des zones carburées.
Le Niobium (Nb) a un point de fusion beaucoup plus élevé que le Titane et présente des propriétés semblables. Il est utilisé dans les métaux d'apport pour soudage à l'arc électrique en lieu et place du titane qui serait volatilisé pendant le transfert dans l'arc électrique.
Le Silicium (Si) joue également un rôle dans la résistance à l’oxydation, notamment vis-à-vis des acides fortement oxydants (acide nitrique concentré ou acide sulfurique concentré chaud).
Influence de divers milieux
Eaux industrielles: l'eau pure est sans effet mais les chlorures (et dans une moindre mesure beaucoup d'autres sels), même à l'état de traces, sont particulièrement néfastes pour les aciers inoxydables ; les nuances contenant du molybdène sont alors les plus indiquées.
Vapeur d'eau: normalement sans effet, elle peut toutefois poser des problèmes si elle contient certaines impuretés.
Atmosphères naturelles, à l'exception des atmosphères marines : elles posent d'autant moins de problèmes que l'acier contient davantage d'éléments nobles et que la surface est mieux polie.
Atmosphères marines et industrielles: les aciers au chrome s'altèrent très lentement et on préfère en général utiliser des aciers au molybdène.
Acide nitrique: il attaque la plupart des métaux industriels mais l'acier inoxydable en général lui résiste particulièrement bien, par suite de la passivation de sa surface : le molybdène n'est intéressant que si l'acide contient des impuretés.
Acide sulfurique: la résistance dépend beaucoup de la concentration et la présence d'impuretés oxydantes améliore la passivation. D'une manière générale les nuances austénitiques contenant du molybdène sont les meilleures.
Acide phosphorique: la résistance est généralement bonne mais il faut surveiller les impuretés, en particulier l'acide fluorhydrique.
Sulfites acides: la corrosion peut être catastrophique car ces solutions, que l'on rencontre souvent dans les papeteries, comportent beaucoup d'impuretés ; là encore les alliages au molybdène sont préférables.
Acide chlorhydrique: la corrosion augmente régulièrement au fur et à mesure que la concentration augmente, l'association est donc à éviter.
Acides organiques: ils ne sont généralement pas aussi corrosifs que les acides minéraux et ceux que l'on rencontre dans l'industrie alimentaire (acides acétique, oxalique, citrique, etc.) sont pratiquement sans effet.
Solutions alcalines: les solutions froides n'ont pratiquement pas d'action mais il n'en est pas de même pour les solutions concentrées et chaudes.
Solutions salines: le comportement est généralement assez bon, sauf en présence de certains sels comme les chlorures ; les nitrates au contraire favorisent la passivation et améliorent la tenue. L'acide nitrique en mélange avec des saumures saturées peut provoquer des destructions de l'acier inox (même des nuances en 316L).
Produits alimentaires: il n'y a généralement aucun problème de corrosion sauf avec certains produits qui contient des composants sulfureux naturels ou ajoutés, comme la moutarde et les vins blancs.
Produits organiques: ils sont généralement sans action sur les aciers inoxydables, sauf s'ils sont chlorés et à chaud (l'eau de Javel à plus de 60 °C et à des concentrations élevées peut détruire -piqures noires- l'acier inox). Les colles, savons, goudrons, produits pétroliers, etc. ne posent aucun problème.
Sels et autres produits minéraux fondus: les produits alcalins corrodent tous les aciers inoxydables mais pas les nitrates, cyanures, acétates, etc. La plupart des autres sels et des métaux fondus produisent des dégâts rapides.
