Comprendre la corrosion de l'acier inoxydable : types, causes et prévention

Dans de nombreuses applications industrielles, l'acier inoxydable offre une excellente résistance à la corrosion, c'est pourquoi l'acier inoxydable ne rouille pas. Outre la rupture mécanique, une forme grave de corrosion de l'inox est la corrosion localisée. Ces cas de défaillance représentent près de la moitié du total. En fait, beaucoup peuvent être évités par un choix judicieux de matériau. Quels sont les types courants de corrosion de l'inox ? Examinons la résistance à la corrosion des différentes nuances.

Types de corrosion de l'acier inoxydable

• Corrosion sous contrainte (CSC) : terme générique désignant la rupture d'alliages sous contrainte par propagation de fissures sévères en milieu corrosif. La CSC présente une morphologie de rupture fragile, mais peut aussi survenir dans des matériaux très tenaces. Conditions nécessaires : existence d'une contrainte de traction (résiduelle, appliquée, ou les deux) et un milieu corrosif spécifique. La fissure se propage perpendiculairement à la contrainte. La contrainte causant la CSC est bien inférieure à celle de rupture sans milieu corrosif. Au niveau micro, une fissure traversant les grains est transgranulaire, une suivant les joints de grains est intergranulaire. Quand la fissure atteint une profondeur critique, le matériau casse selon le mode normal (dans les matériaux ductiles, par coalescence de micro-défauts). La section de rupture montre donc une zone caractéristique de CSC et une zone de coalescence.
• Corrosion par piqûres : forme de corrosion localisée conduisant à des cavités.
• Corrosion intergranulaire : les joints de grains sont des frontières désordonnées entre grains d'orientations cristallographiques différentes, zones de ségrégation d'éléments solutés ou de composés métalliques propices à la précipitation. Dans certains milieux corrosifs, ils peuvent être attaqués préférentiellement. La plupart des métaux et alliages peuvent présenter cette corrosion dans des milieux spécifiques.
• Corrosion de crevasse : corrosion localisée dans les crevasses où la solution stagne ou sur surfaces protégées. Ces crevasses se forment aux jonctions métal-métal ou métal-non-métal : rivets, boulons, joints, sièges de soupape, dépôts, organismes marins.
• Corrosion générale : corrosion relativement uniforme sur toute la surface de l'alliage. Le matériau s'amincit progressivement, pouvant mener à la rupture. L'inox peut montrer une corrosion générale dans les acides et bases forts. Cette défaillance est peu inquiétante car prévisible par simple essai d'immersion ou consultation de la littérature.

Résistance à la corrosion des séries d'aciers inoxydables

Aciers inoxydables ferritiques (aciers au chrome, série 400)

Structure cubique centrée, 11-30 % Cr en masse. Comparés aux austénitiques, ils ne contiennent généralement pas de Ni, parfois peu de Mo, Ti, Nb. Les procédés AOD et VOD réduisent fortement C et N. Avantages : économie de Ni, prix bas, bonne résistance à la CSC et à l'oxydation. Utilisés en atmosphère, vapeur, eau, acides oxydants. Résistance certaine à l'acide nitrique dilué et acides organiques faibles à température ambiante. Non résistants aux acides réducteurs. Inconvénients : faible ténacité à l'impact, mauvaise plasticté et résistance à la corrosion après soudage, sensibilité à la corrosion intergranulaire, faible résistance aux piqûres, limitant leur emploi.

Aciers inoxydables austénitiques (aciers chrome-nickel, séries 300 et 200)

Largement utilisés pour composants sous pression grâce à leur non-magnétisme, haute résistance, ténacité et ductilité sur large plage de température, facilité de travail à froid (laminage, emboutissage), résistance à la corrosion par milieux oxydants. Structure cubique à faces centrées, pas de transformation de phase, facile à souder. Pas de transition de fragilité à froid, souvent utilisés comme aciers cryogéniques.

Les nuances 18-8 en solution solide résistent bien aux acides oxydants, atmosphère, eau, vapeur. La résistance à la corrosion intergranulaire est meilleure avec faible teneur en C ou éléments stabilisants Ti/Nb ; la résistance aux piqûres s'améliore avec le Mo. Celles contenant Mo, Cu résistent aussi aux acides non oxydants (sulfurique dilué, phosphorique) et organiques (formique, acétique). Mais résistance aux piqûres faible, CSC facile en solution d'halogénures. Fluage et sensibilisation après usage prolongé à 500-600 °C.