Inconel vs acier inoxydable dans les utilisations industrielles

L'inconel et l'acier inoxydable sont des alliages métalliques très populaires qui offrent une stabilité dimensionnelle supérieure dans des environnements extrêmement corrosifs. Cependant, chacun a des domaines d'application différents. Lorsqu'il s'agit d'Inconel par rapport à l'acier inoxydable, trois facteurs décisifs majeurs entrent en jeu :le coût, la tolérance à la température et la résistance.

Dans cet article, nous examinons les propriétés de l'Inconel et de l'acier inoxydable et les applications pour lesquelles ils sont bien adaptés afin que vous puissiez prendre la meilleure décision en fonction des exigences de votre projet.

Inconel

L'Inconel est un superalliage à base de nickel-chrome connu pour afficher un excellent profil de résistance à des températures élevées d'environ 2 000 °F dans des environnements corrosifs difficiles. En raison de ces propriétés uniques, l'Inconel est utilisé dans les moteurs à réaction, les extractions de pétrole et de gaz, les applications d'eau salée et les applications de traitement thermique. Certaines applications populaires d'Inconel incluent :

• Turbines.
• Pièces de machinerie lourde.
• Pièces de moteur turboréacteur.
• Métal moulé sous pression.
• Tuyauterie de gaz naturel.
• Impression 3D.

Cependant, les alliages Inconel sont beaucoup plus chers que les alliages d'acier inoxydable.

Acier inoxydable

Le chrome est le principal élément d'alliage de l'acier inoxydable (environ 10 % à 20 %), ce qui confère à l'acier inoxydable 200 fois plus de résistance à la corrosion que même l'acier doux. Il peut être classé en cinq groupes différents, comme suit :

1. Austénitique

• Les plus couramment utilisés
• Soudable, non magnétique et non traitable à la chaleur
• Utilisé dans les équipements de transformation des aliments, les ustensiles de cuisine et les équipements médicaux

2. Ferritique

• Contient 12 à 17 % de chrome, moins de 0,1 % de carbone et du molybdène, de l'aluminium et du titane
• Offre une bonne ductilité et formabilité
• Possède une faible résistance aux températures élevées
• Magnétique et non traitable à la chaleur
• La note la moins chère

3. Martensitique

• Contient 11 à 17 % de chrome, 1,2 % de carbone et moins de 0,4 % de nickel
• Une teneur en carbone plus élevée affecte le formage et le soudage
• Un traitement avant et après la chaleur est nécessaire pour obtenir d'autres propriétés fiables
• Utilisé pour les équipements dentaires, chirurgicaux, les couteaux et autres outils de coupe

4. Duplex

• Contient 20 à 25 % de chrome, 5 % de nickel, de molybdène et d'azote
• Limite d'élasticité plus élevée et plus grande fissuration par corrosion sous contrainte de chlorure
• Utilisé dans les usines chimiques et la tuyauterie

5. Durcissable par précipitation

• Traitement thermique par précipitation pour réduire la plasticité
• Facile à usiner, très durable et à haute limite d'élasticité et résistance à la traction
• Quatre fois plus résistant que l'acier austénitique
• Utilisé dans les industries pétrolière et gazière, nucléaire et aérospatiale

Inconel contre acier inoxydable :différences d'application

Bien que les deux métaux puissent avoir une apparence physique similaire, ils sont différents à bien d'autres égards. De plus, les deux métaux sont de qualités différentes et il n'y a pas deux alliages du même métal qui ont des propriétés similaires. Par exemple, les alliages d'acier inoxydable de grade 316 peuvent mieux fonctionner dans des solutions de chlorure que les alliages d'acier inoxydable de grade 304. De plus, la résistance du métal peut changer en fonction du traitement thermique reçu. Par exemple, la résistance à la traction des barres Inconel « brutes de laminage » est supérieure à celle des barres traitées en solution. Même une légère variation des éléments secondaires peut altérer le profil de résistance final.

Le tableau ci-dessous compare les propriétés essentielles des deux alliages les plus populaires, l'Inconel 625 et l'acier inoxydable 304.

	Inconel 625	Acier inoxydable 304
Résistance à la traction	135 000 psi (930 MPa)	75 000 psi (515 MPa)
Point de fusion	2 460 °F (1 350 °C)	2 550 °F (1 400 °C)
Température de fonctionnement	1 800 °F (982 °C)	952 °C (1 697 °F)
Limite d'élasticité	75 000 psi (517 MPa)	30 000 psi (205 MPa)
Élongation	42,5 %	35 %
Usinabilité	Pauvre	Pauvre
Résistance à la corrosion	Bon, particulièrement résistant aux piqûres et à la corrosion caverneuse	Bon, offre une excellente résistance à la plupart des acides oxydants

Selon la comparaison ci-dessus, les applications nécessitant une résistance élevée à la traction à des températures élevées, l'Inconel 625 serait un choix idéal par rapport à l'acier inoxydable 304 ; par conséquent, l'Inconel 625 est utilisé dans les échangeurs de chaleur et les turbines à gaz. D'autre part, l'acier inoxydable 304, en raison de sa faible plage de température de fonctionnement, convient aux applications nécessitant une stabilité dimensionnelle associée à une résistance à la corrosion à basse température.

En ce qui concerne la résistance à la corrosion, les deux ont des domaines d'application spécifiques. L'Inconel 625 offre une résistance exceptionnelle à la corrosion par les ions chlorure et l'eau de mer. En raison de sa résistance élevée à la fatigue due à la corrosion, il offre une protection contre la corrosion par piqûres et crevasses; ainsi, il est utilisé comme câble de câblage pour les câbles d'amarrage, les conduits d'échappement pour les bateaux utilitaires de la marine et les soufflets de conduite de vapeur. D'autre part, l'acier inoxydable 304 résiste à la corrosion des acides oxydants tels que les acides sulfuriques et est souvent utilisé dans les conteneurs chimiques, y compris ceux pour le transport, et les composants automobiles et aérospatiaux.

Cependant, il est important de noter que les deux alliages ont de mauvaises caractéristiques d'usinage. Surmonter les défis d'usinage de l'Inconel par rapport à l'acier inoxydable est impératif pour garder le gaspillage de matériaux et les coûts sous contrôle.

Les défis de l'usinage de l'inconel et de l'acier inoxydable

S'il est important de comprendre les différences entre l'Inconel et l'acier inoxydable, il est tout aussi essentiel de comprendre comment les propriétés uniques de chacun contribuent à son usinabilité.

Par exemple, la résistance de l'Inconel le rend difficile à usiner, car il a tendance à s'écrouir et peut donc endommager les outils ou déformer la pièce. L'un des meilleurs moyens de surmonter ce problème consiste à solubiliser les alliages Inconel avant l'usinage pour éliminer les contraintes. Il est également conseillé d'utiliser des outils en céramique pour obtenir des coupes continues et réduire l'écrouissage lors de la coupe des blocs Inconel.

La découpe précise de l'acier inoxydable est également un défi en raison de sa forte teneur en nickel, qui entraîne de graves déformations plastiques lors du processus d'usinage. La surface devient difficile à pénétrer avec les tentatives ultérieures. En conséquence, il nécessite plus de force de coupe, ce qui entraîne une défaillance de l'outil en raison d'une chaleur de friction excessive. L'utilisation de scies à ruban industrielles et le respect du processus de coupe approprié peuvent vous aider à atteindre la précision plus rapidement et plus facilement.

À moins que vous ne disposiez de la configuration et de l'expertise nécessaires pour gérer ces métaux difficiles, il est préférable de confier la tâche à un fournisseur de services compétent.

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