Différence entre l'usinage de l'acier inoxydable de type 303 et de type 304

La sélection des matériaux est essentielle pour un usinage rentable sur des tours de type suisse. Comment l'acier inoxydable de type 304 le plus courant et son alliage de type 303 modifié se comparent-ils en termes d'usinabilité et d'autres propriétés ?

Pour produire des pièces usinées de qualité supérieure, nous devons tenir compte de plusieurs facteurs différents influençant le processus d'usinage. La considération commence par

• La sélection de la machine la plus adaptée au travail, la sélection de l'outillage adapté au travail

• Le matériau le plus approprié.

• Et enfin, la technique de post-traitement.

Dans cet article, nous nous concentrons sur les détails concernant la sélection des matériaux pour le travail d'usinage.

Pour une grande variété d'applications d'usinage, l'acier inoxydable est un matériau de choix. Outre ses propriétés mécaniques et chimiques avantageuses, l'acier inoxydable est disponible dans de nombreux alliages différents qui s'adaptent à presque toutes les utilisations.

Nous utilisons le plus souvent les alliages d'acier inoxydable de type austénitique pour l'usinage de pièces sur les tours de type suisse. L'acier inoxydable austénitique contient du chrome, du nickel et du manganèse comme principaux éléments d'alliage. L'alliage le plus largement utilisé dans ce groupe d'acier inoxydable est le type 304, également connu sous le nom d'acier inoxydable 18-8. Malgré ses nombreux avantages, l'acier inoxydable de type 304 présente des caractéristiques d'usinage difficiles, en raison de sa tendance à s'écrouir à un rythme très rapide. Pour augmenter son usinabilité, les spécialistes des matériaux ont modifié le type 304 en ajoutant du soufre ou du sélénium. L'acier inoxydable qui en résulte est de type 303 . La composition du matériau du Type 303 a également légèrement modifié d'autres caractéristiques. Examinons de plus près quelles sont les différences entre l'acier inoxydable 304 et 303 ?

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Propriétés physiques et mécaniques

La plupart des propriétés physiques, telles que la densité, le module d'élasticité, la résistance électrique spécifique, la chaleur spécifique, la conductivité thermique, la dilatation thermique, la perméabilité magnétique et la température de recuit de l'acier inoxydable de type 304 et de type 303 sont les mêmes. Les propriétés mécaniques diffèrent légèrement. Le type 303 a une résistance à la traction légèrement supérieure à celle du type 304, mais sa limite d'élasticité et sa capacité d'allongement sont inférieures.

Propriétés chimiques

La principale différence entre les compositions chimiques du type 304 et du type 303 est l'ajout de soufre à ce dernier. Outre le soufre ajouté, le type 303 contient une quantité considérablement accrue de phosphore. La version de type 303Se contient du sélénium. Néanmoins, la production de 303Se est rare de nos jours.

Les alliages d'acier inoxydable tels que le type 303UX et le type 304Cu contiennent en outre du cuivre dans leur composition chimique. Le cuivre réduit l'écrouissage et la perméabilité, offre une résistance à la corrosion et augmente l'usinabilité de l'alliage .

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Machinabilité

Comparé à d'autres matériaux tels que l'aluminium ou l'acier à faible teneur en carbone, l'acier inoxydable est plus difficile à usiner. Il a tendance à produire des chips longs et filandreux menant au bord rapporté sur l'outil. Les raisons des différences d'usinage de l'acier inoxydable résident dans les propriétés suivantes; haute résistance à la traction, le grand écart entre la limite d'élasticité et la résistance à la traction ultime; ductilité et ténacité élevées; taux d'écrouissage élevé; et, faible conductivité thermique.

Malgré ses propriétés et son comportement différent, l'acier inoxydable est usinable avec une technique appropriée. À savoir, l'acier inoxydable nécessite plus de puissance, des vitesses de coupe plus faibles, uniquement une alimentation positive, des outils et des montages rigides, l'utilisation de brise-copeaux ou de bigoudis, et une excellente lubrification et refroidissement pendant l'usinage.

Parmi de nombreux alliages d'acier inoxydable, certains sont plus usinables que d'autres. La famille d'alliages d'acier inoxydable la plus usinable est appelée les alliages à usinage libre. Le type 303 est le membre le plus commun de cette famille. Les alliages à usinage libre contiennent des éléments de composition de matériaux supplémentaires tels que le soufre, le sélénium, le plomb, le cuivre, l'aluminium et le phosphore. Les alliages de décolletage produisent moins de frottement et moins d'accumulation de matière au contact de l'outil d'usinage. De plus, les copeaux se cassent facilement lors de l'usinage.

L'acier inoxydable de type 303 a une usinabilité améliorée par rapport au type 304, qui est un type d'usinage non libre . D'autre part, la soudabilité de l'acier inoxydable de type 304 est supérieure à celle du type 303.

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Résistance à la corrosion

Tous les types d'acier inoxydable austénitique ont une excellente résistance à la corrosion. Les différences de composition chimique des alliages entraînent des différences de résistance à la corrosion. L'acier inoxydable de type 303 a une résistance à la corrosion réduite par rapport au type 304, en raison de l'ajout de soufre et de phosphore.

Le type 303 résiste à la corrosion de toutes les sources atmosphériques, des stérilisateurs, des produits chimiques organiques et des colorants. Ils résistent bien à l'acide nitrique, moyennement à l'acide sulfurique et mal à l'acide halogène. Pour une résistance optimale à la corrosion, toutes les pièces en acier inoxydable de type 303 doivent être nettoyées et passivées après l'usinage pour éliminer la graisse, l'huile, les empreintes digitales et autres particules étrangères telles que les restes de particules de fer de l'outillage.

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Applications

En raison de son usinabilité accrue, nous utilisons de l'acier inoxydable de type 303 pour fabriquer des pièces nécessitant un usinage lourd. Les applications les plus courantes du type 303 sont l'usinage de vis, d'écrous et de boulons, de raccords d'avion, d'engrenages, de bagues, de composants électriques, de corps de vannes, d'arbres et de vannes.

Le type 304, étant l'un des alliages d'acier inoxydable les plus populaires, est utilisé pour fabriquer des appareils de cuisine, des équipements de traitement des aliments ou des liquides, des matériaux de construction, des équipements marins, des conteneurs de produits chimiques, des garnitures architecturales de pièces automobiles et des échangeurs de chaleur.

En raison de sa haute résistance à la corrosion et de sa faible teneur en carbone, l'acier inoxydable de type 304 est un matériau de choix pour les équipements médicaux. Le type 304 ne réagit pas chimiquement avec les tissus corporels et les solutions de stérilisation. Il peut résister à une usure intense et répétitive, généralement associée à un usage médical.

L'usinabilité est une propriété importante des alliages d'acier. Cependant, dans les environnements hautement corrosifs et les applications sous-marines, la résistance à la corrosion est la principale préoccupation. Le type 316 possède l'une des plus hautes résistances à la corrosion parmi les alliages d'acier inoxydable . Le type 316 est très similaire au type 304, mais il contient une quantité accrue de molybdène qui offre une résistance élevée à la corrosion. Le type 316 est un alliage de choix pour les implants orthopédiques et les valves cardiaques artificielles.

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Conclusion

Il existe une grande variété d'alliages d'acier inoxydable. Même si la majorité des matériaux en acier inoxydable dans le monde sont de type 304, ils ont une propriété de faible usinabilité . De nombreuses applications qui mettent l'accent sur l'usinabilité des matériaux utilisent de l'acier inoxydable de type 303. Le type 303 a également des propriétés anti-grippage souhaitables. Le grippage est une forme d'usure causée par l'adhérence entre les surfaces de glissement. Cette propriété facilite le démontage des pièces.

Le type 303 est un matériau de choix pour le décolletage de type suisse. Le choix du matériau affecte le rapport entre l'usinabilité et le coût . D'après notre expérience, le matériau le moins cher ne produit pas toujours un coût inférieur. Nous couvrons ce sujet dans l'article du blog sur "le vrai coût de la qualité". Les matériaux qui ont une faible usinabilité nécessitent un changement d'outil fréquent, ont des temps d'arrêt accrus et une mauvaise finition de surface . Une règle empirique s'applique à l'usinage de l'acier inoxydable, lorsque l'usinabilité diminue, les coûts d'usinage associés augmentent .