5 des meilleurs aciers inoxydables usinables pour faire passer votre produit au niveau supérieur

Les aciers inoxydables font partie des options de matériaux les plus populaires pour la fabrication de métaux et sont utilisés dans des applications allant des ustensiles de cuisine aux composants automobiles en passant par les équipements de traitement chimique. De nombreux articles en acier inoxydable sont produits par usinage CNC, une méthode de fabrication polyvalente qui tire parti de la précision des fraiseuses, perceuses, tours et autres outils de coupe guidés par ordinateur pour créer de manière efficace et rentable des pièces précises et reproductibles.

Cependant, le terme "acier inoxydable" désigne en fait plus qu'un seul matériau. L'acier inoxydable est une catégorie de métaux dont chacun présente des caractéristiques différentes. La sélection du bon acier inoxydable pour une application particulière peut améliorer ou entraver les performances de la pièce de manière significative. Voici ce que les équipes produit doivent savoir.

Que sont les aciers inoxydables ?

L'acier inoxydable est un alliage composé principalement de fer, de carbone et de chrome, bien que de nombreuses qualités incluent un pourcentage légèrement plus élevé de carbone pour une plus grande résistance et dureté. L'incorporation d'autres métaux - comme le nickel pour stabiliser la microstructure cristalline du fer, ou le molybdène ou le titane pour augmenter la résistance à la chaleur et à la corrosion de l'alliage - est également une pratique courante. Les aciers inoxydables peuvent être relativement malléables et ductiles, selon le traitement thermique.

La résistance à la corrosion et à la rouille des aciers inoxydables découle du comportement des alliages lorsqu'ils sont exposés à l'oxygène. Dès que le métal nu est exposé à l'air libre, le chrome de l'alliage produit une fine couche d'oxyde. Cette couche d'oxyde inhibe la poursuite de l'oxydation du métal, empêchant la corrosion et la rouille autrement causées par l'humidité et l'oxygène. Cette résistance à la corrosion et à la rouille rend de nombreux aciers inoxydables bien adaptés aux pièces qui seront exposées aux éléments pendant de longues périodes.

Il existe cinq catégories principales d'aciers inoxydables :

• Austénitique
• Ferritique
• Martensitique
• Duplex
• Durci par les précipitations

Bien que les aciers inoxydables soient généralement difficiles à usiner, l'usinabilité de chacune de ces catégories peut être améliorée en suivant un certain nombre de bonnes pratiques, notamment :Utiliser des outils tranchants avec une géométrie de coupe appropriée et choisir les vitesses d'avance et la profondeur de coupe appropriées pour chaque alliage spécifique.

De plus, l'inclusion d'éléments comme le soufre, le cuivre, le plomb et d'autres alliages peut altérer l'usinabilité du matériau. Le soufre en particulier réduit la ductilité des copeaux, leur permettant de se détacher plus facilement.

1. Aciers inoxydables austénitiques

Les aciers inoxydables austénitiques - du nom des microstructures cristallines austénitiques du fer - sont la forme la plus courante d'acier inoxydable. Ces nuances d'acier offrent une résistance et une résistance à la corrosion élevées, une formabilité post-usinage impressionnante, une bonne soudabilité et ont généralement une teneur en nickel beaucoup plus élevée par rapport aux autres types d'alliages. Les aciers austénitiques sont désignés par des nombres de l'ordre de 300.

Les aciers de nuance 304 - communément appelés acier inoxydable 18/8 standard - contiennent un minimum de 18 % de chrome et 8 % de nickel, et un maximum de 0,07 % de carbone. Ils sont utilisés pour créer une large gamme de composants ménagers et industriels, notamment des ustensiles de cuisine, des vis et des machines.

Les aciers de nuance 316 sont assez similaires, mais contiennent des niveaux plus élevés de nickel et de molybdène, qui offrent une plus grande résistance aux acides et aux chlorures. Le grade 316 est donc bien adapté aux pièces utilisées dans les contextes de traitement maritime et chimique. Cependant, les métaux supplémentaires augmentent le coût des matériaux.

Les aciers 304 et 316 sont disponibles dans des nuances à faible teneur en carbone (304L et 316L), qui offrent un risque réduit de précipitation de carbure de chrome (un phénomène qui réduit considérablement la résistance à la corrosion le long des cordons de soudure). Ceux-ci sont préférés pour les environnements hautement corrosifs.

Les aciers inoxydables austénitiques peuvent être les plus difficiles à usiner, en grande partie parce qu'ils présentent une gomme et durcissent rapidement. Les liquides de refroidissement et les lubrifiants sont particulièrement importants lors de l'usinage pour empêcher la chaleur de se concentrer.

2. Aciers inoxydables ferritiques

Les aciers inoxydables ferritiques sont des alliages magnétiques à haute teneur en chrome et à faible teneur en carbone avec une résistance élevée à la fissuration par corrosion sous contrainte (un type courant de dégradation de l'acier) et à l'oxydation à haute température.

Ces qualités sont souvent utilisées pour les composants automobiles, les ustensiles de cuisine, les équipements pétrochimiques et d'autres applications qui devront interagir avec des matériaux potentiellement corrosifs. Les aciers inoxydables ferritiques présentent également d'excellentes propriétés de conductivité thermique, ce qui les rend idéaux pour des applications telles que les échangeurs de chaleur de chaudière et les fours.

Bien que les ferritiques ne possèdent pas la même solidité et la même résistance à la corrosion que les aciers inoxydables austénitiques, leur faible teneur en carbone offre une ductilité supérieure, permettant à ces nuances de subir une mise en forme poussée sans affaiblir le matériau. Ils sont également non durcissables par traitement thermique. En raison de leur absence de nickel, les aciers inoxydables ferritiques sont souvent moins coûteux que les nuances austénitiques. Ces grades sont désignés par des nombres de l'ordre de 400.

Le grade 434 est l'un des aciers inoxydables ferritiques les plus couramment utilisés. Le molybdène augmente la résistance à la corrosion de l'alliage, résultant en un matériau qui offre de bonnes propriétés mécaniques ainsi qu'une forte résistance à la chaleur et à l'oxydation.

Le grade 444, en revanche, comprend de faibles niveaux de carbone et d'azote, offrant une résistance supérieure aux piqûres, à la corrosion caverneuse et à la fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure, ce qui le rend idéal pour des applications telles que les réservoirs d'eau chaude et les équipements de brasserie ou de vignoble.

Les ferritiques sont parmi les aciers inoxydables les plus faciles à usiner, bien que les alliages à forte teneur en chrome, comme le grade 446, présentent souvent des difficultés d'usinage.

3. Aciers inoxydables martensitiques

Les aciers inoxydables martensitiques sont structurellement similaires aux aciers ferritiques, mais contiennent des pourcentages de carbone plus élevés (la teneur en carbone des aciers ferritiques est généralement inférieure à 0,10 %, tandis que les nuances martensitiques peuvent en contenir jusqu'à 1 % ou plus). Cela crée des microstructures de martensite dans le matériau, ce qui confère à ces alliages une résistance et une résistance à l'usure supérieures après usinage par rapport aux autres aciers inoxydables, mais peut également augmenter la fragilité du matériau.

De plus, leur teneur accrue en carbone permet aux aciers martensitiques d'être traités thermiquement et vieillis pour durcir et renforcer davantage le métal. Cependant, cela augmente également la sensibilité des matériaux à la rouille et à la corrosion. Cette famille est donc idéale pour les applications nécessitant une résistance et une durabilité élevées, mais seulement une résistance moyenne à la corrosion, telles que les composants de turbine, la coutellerie haut de gamme et les vannes et pompes mécaniques.

Les aciers inoxydables martensitiques sont également désignés par un nombre 400 et, comme les ferritiques, sont relativement faciles à usiner, bien qu'une teneur en carbone accrue réduise l'usinabilité. Le grade 440C est remarquable pour fournir une des plus grandes résistance, dureté et résistance à l'usure possibles pour les alliages d'acier inoxydable - mais nécessite d'abord un traitement thermique pour réaliser pleinement ces caractéristiques. Lorsqu'ils sont à l'état recuit, les aciers 440C sont dans l'état le plus facile à usiner, bien qu'un outillage robuste soit conseillé.

4. Aciers inoxydables duplex

Les aciers inoxydables duplex sont des alliages extrêmement résistants à la corrosion qui contiennent à la fois des microstructures austénitiques et ferritiques. Le résultat est un ensemble d'aciers assez malléables et soudables avec un mélange de caractéristiques des deux catégories.

Les alliages duplex peuvent fournir deux fois la résistance des aciers inoxydables austénitiques ou ferritiques et démontrer une résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte bien supérieure aux alliages austénitiques courants comme les nuances 304 et 316, si elle est inférieure aux aciers ferritiques standard. Cependant, cette combinaison de résistance élevée et de résistance à la corrosion rend les alliages duplex idéaux pour les applications sous-marines où les pièces doivent résister à l'eau salée corrosive sur de longues périodes.

La résistance aux piqûres de chlorure et à la corrosion caverneuse est déterminée par la teneur en chrome, molybdène et azote d'un alliage particulier, mais les aciers duplex contiennent moins de nickel et de molybdène que les alliages austénitiques et sont donc généralement moins chers. De plus, leur haute résistance permet également aux concepteurs de réduire l'épaisseur de la section de certains composants, contribuant ainsi à réduire le coût et le poids global de la pièce.

La forme la plus courante d'acier inoxydable duplex est peut-être 2205 (du nom de sa composition à 22 % de chrome et 5 % de nickel), qui est couramment utilisée dans les équipements de traitement et de stockage chimiques et les citernes à cargaison. Les aciers duplex ont tendance à être plus difficiles à usiner en raison de leur grande résistance au recuit.

5. Aciers inoxydables trempés par précipitation

Les aciers inoxydables trempés par précipitation combinent les avantages des alliages austénitiques et martensitiques, ce qui leur permet d'atteindre des propriétés mécaniques et de résistance élevées grâce à des traitements thermiques tout en conservant une bonne résistance à la corrosion.

En plus de fournir une bonne oxydation, ces aciers inoxydables durcis par précipitation fonctionnent de manière comparable à la nuance austénitique 304 dans la plupart des conditions. La forme la plus courante d'acier inoxydable trempé par précipitation est le 17-4 PH, ou grade 630, qui tire son nom de sa composition de 17 % de chrome et de 4 % de nickel.

Bien que l'usinabilité de l'acier inoxydable trempé par précipitation varie en fonction de l'alliage particulier, un avantage important de ces métaux est qu'ils peuvent être facilement usinés lorsqu'ils sont traités en solution - qui peut être suivi d'un processus de durcissement par vieillissement pour améliorer l'acier. force.

Trouvez l'alliage d'acier inoxydable idéal pour chaque projet

Les aciers inoxydables se présentent sous différentes formes. Si les équipes de produits recherchent une super résistance avec une résistance moyenne à la corrosion, alors les alliages martensitiques seraient un bon choix. De même, les équipes qui ont besoin d'un acier offrant une résistance élevée, une résistance élevée aux piqûres et à la corrosion peuvent trouver un alliage duplex idéal.

La détermination du matériau approprié pour un composant particulier est une partie cruciale des processus de conception et de production du produit, et il incombe aux équipes de produits d'être minutieuses dans la vérification des options de matériaux. Cela dit, trouver le bon matériau pour répondre aux exigences uniques d'un projet peut être simplifié avec l'aide d'un partenaire de fabrication expérimenté comme Fast Radius.

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