L’acier est l'un des matériaux d'ingénierie et de construction les plus courants au monde, que l'on trouve pratiquement partout dans un million d'articles courants du quotidien. De cet acier, une proportion importante est de l'acier inoxydable, considéré comme résistant à la rouille.
Mais tous les aciers inoxydables ne sont pas identiques et de nombreuses personnes ne savent pas exactement ce qui rend l’acier «inoxydable».
Examinons la chimie de ce métal le plus utile afin que vous puissiez décider quel type peut être le meilleur pour votre prochain projet de fabrication.
Qu'est-ce que l'acier?
Tous les aciers sont des alliages ou des combinaisons chimiques de nombreux éléments. La base de tout acier est le fer. Le fer sous sa forme pure est rarement utilisé pour les applications industrielles car il est relativement mou et cassant et ne convient donc pas aux travaux mécaniques. Mais le fer est l’élément le plus commun de la croûte terrestre, il est donc abondant, facile à extraire et peu coûteux. Quelque part dans l'histoire ancienne, on a découvert qu'en ajoutant jusqu'à 2% de carbone au fer, on obtient de l'acier, un mélange relativement simple que nous appelons maintenant «acier doux». Cette découverte a vraiment été une révolution, et nous avons depuis lors bricolé la recette de différents types d’acier.
Il est important de se rappeler que l’acier possède d’excellentes propriétés mécaniques pour lesquelles il n’existe toujours pas de substituts commerciaux viables. L’acier restera donc avec nous pendant longtemps. Il est plus résistant que l’aluminium, facile à travailler, peu coûteux, résistant et ne se brise pas et ne se fissure pas comme la fibre de carbone. Mais l'acier doux a des limites, surtout lorsqu'il est exposé à l'environnement.
Qu'est-ce que la rouille?
L'oxygène est l'un des éléments les plus réactifs chimiquement. Il adore s'associer à d'autres éléments pour créer de nouveaux composés chimiques. Lorsqu'il se joint au fer, il produit de l'oxyde de fer ou de la rouille. Cela se produira très rapidement avec l'acier doux, à moins que la surface ne soit protégée par un traitement comme la peinture, la galvanisation ou le revêtement en poudre d'époxy. Chacun de ces traitements de surface a ses mérites, mais l'eau finira par trouver son chemin et provoquer la rouille. Comme nous le savons tous, la rouille n'est pas seulement disgracieuse, mais fait perdre au substrat sa résistance mécanique et finit par casser complètement.
Qu'est-ce que l'acier inoxydable?
Le secret pour arrêter la rouille est d'empêcher l'oxygène de former des liaisons avec le fer. La meilleure façon est de faire en sorte que quelque chose d'autre se lie d'abord au fer. Après de nombreuses expériences, on a découvert qu'en ajoutant jusqu'à 10% de chrome à l'acier doux, on obtient un nouvel alliage qui ne rouille pas: l'acier inoxydable. Soit dit en passant, cette innovation a eu lieu à Sheffield, en Angleterre, dans les années 30, donnant à cette ville sa réputation de fabriquer certains des meilleurs couverts au monde. L'acier inoxydable n'est pas aussi résistant que l'acier doux dans de nombreuses applications et il est plus cher, mais il résiste également aux effets corrosifs de l'eau et de nombreux autres produits chimiques. Désormais, les métallurgistes jouent avec différents oligo-additifs comme le manganèse, le cuivre et le nickel pour obtenir des aciers plus résistants qui sont encore sans rouille.
Comment utilisons-nous l'acier inoxydable dans la fabrication?
Nous utilisons quotidiennement de l'acier inoxydable pour fabriquer des composants finis via l'usinage et l'impression 3D métal. Certains alliages sont biocompatibles et peuvent donc être utilisés pour les instruments médicaux ainsi que pour les implants et les dentifrices. Nous utilisons également de l'acier inoxydable pour fabriquer des outils et des matrices pour le moulage par injection plastique et le moulage sous pression. Il y a deux raisons principales pour cela. L'un est que l'acier à outils avec une teneur en chrome plus élevée, comme le P20 ou le NAK80, peut prendre un très beau poli et produire des finitions brillantes sur les pièces moulées. Et ils résistent à l'attaque chimique corrosive de certains types de résine plastique comme le PVC.
Quel type d'acier inoxydable utilisons-nous?
Nous pouvons acheter et travailler avec n'importe quelle qualité d'acier inoxydable disponible dans le commerce. Pour la plupart de nos travaux courants, nous utilisons quatre types principaux:
- Type 303
En raison de sa teneur en soufre relativement élevée, cet acier inoxydable est plus souple et est donc utilisé pour la plupart des travaux d'usinage. Il est non magnétique et n'accepte pas de traitement thermique, de sorte que la dureté n'est pas affectée par la chaleur induite par le processus d'usinage (écrouissage). Cependant, le soufre supplémentaire le rend un peu moins résistant à la corrosion que le type 304.
- Type 304
Résistance à la corrosion plus élevée que le type 303, il est également plus dur et plus résistant. Il est un peu plus difficile à travailler (machine) que le type 303, mais cela rend également une pièce finie plus résistante. Il s'agit du type d'acier inoxydable le plus couramment utilisé dans la fabrication.
- Type 316L
Un acier inoxydable spécial avec une faible teneur en carbone mais plus de molybdène. Cela le rend encore plus résistant à la corrosion que le type 304. Et comme il est pauvre en carbone, il ne carbure pas et ne dégage pas de fumées lourdes lorsqu'il est soudé. Ceci est souvent utilisé pour les applications marines où l'eau salée pourrait endommager d'autres aciers. Parce qu'il ne produit pas de fumées lorsqu'il est soudé, il est idéal pour l'impression 3D métal.
- Type S136
Une pureté particulièrement élevée de l'acier inoxydable. Il est principalement utilisé pour les outils de moulage par injection plastique lorsque la pièce moulée doit être une lentille en plastique optiquement transparente, car l'acier prend un poli très élevé.
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