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thyssenkrupp Matériaux Amérique du Nord
Acier Inoxydable Alliages
L'acier inoxydable a vu le jour au début du 20e siècle en raison d'un besoin urgent de matériaux plus performants. Le traitement chimique, le raffinage du pétrole et d'autres nouvelles activités de fabrication de l'époque dépassaient rapidement les barrières de performance imposées par les matériaux d'ingénierie conventionnels.
C'est un métallurgiste anglais, Harry Brearley, qui a découvert l'acier inoxydable alors qu'il cherchait un alliage amélioré pour protéger les canons. Il a découvert qu'en ajoutant du chrome à un acier à faible teneur en carbone, l'acier devenait résistant aux taches. Des recherches plus approfondies ont montré que le mécanisme de protection qui inhibait cette rouille était la formation d'un film d'oxyde protecteur, étanche au niveau microscopique et auto-cicatrisant, à la surface du métal.
Ce film s'est avéré résistant aux agents corrosifs tels que l'eau, l'air, les aliments et les solutions alcalines. L'oxyde est si fin et transparent qu'il échappe à l'œil nu. Lorsqu'il est rayé, entaillé ou pénétré d'une autre manière, un nouveau film se forme presque instantanément sur la partie exposée du métal.
L'acier inoxydable est défini aujourd'hui comme un alliage d'acier contenant au moins 10 % de chrome et d'autres éléments, en particulier le nickel. D'une manière générale, l'acier inoxydable peut être subdivisé en quatre familles de base : austénitique, ferritique, martensitique et durcissement par précipitation.
Famille austénitique
Les aciers inoxydables austénitiques sont des alliages fer-chrome-nickel qui ne peuvent être durcis que par écrouissage. Le nickel est le principal élément qui varie dans les alliages de cette classe, tandis que le carbone est maintenu à de faibles niveaux. La teneur en nickel peut varier de 4 % à 22 % environ - des valeurs plus élevées de nickel sont ajoutées pour augmenter la ductilité du métal. Lorsque le chrome est augmenté pour accroître la résistance à la corrosion du métal, le nickel doit également être augmenté pour maintenir la structure austénitique.
Ces alliages sont légèrement magnétiques à l'état écroui, mais sont essentiellement non magnétiques à l'état recuit dans lequel ils sont le plus souvent utilisés.
Les types austénitiques se caractérisent par leur adaptabilité au formage à froid, leur facilité de soudage, leur utilisation à haute température et, en général, leur plus grande résistance à la corrosion.
Résumé austénitique :
- Non durcissable par traitement thermique ou par déformation à froid
- Résistance modérée
- Magnétique
- Faible résistance à la corrosion
- Ne contient pas de nickel
Famille ferritique
Les aciers inoxydables ferritiques sont des alliages de fer et de chrome qui ne peuvent pas être durcis de manière significative par traitement thermique.
Les types ferritiques sont intermédiaires dans leur capacité à résister à la corrosion. L'augmentation de la quantité de chrome accroît la résistance à la corrosion du métal. Une teneur en chrome d'environ 10 % est nécessaire pour garantir une résistance maximale à la corrosion. Des quantités supplémentaires de chrome (jusqu'à environ 20 %) sont utilisées pour augmenter encore la résistance du métal à l'oxydation et à l'entartrage à des températures élevées.
Les types ferritiques sont très résistants à l'oxydation atmosphérique et aux solutions oxydantes fortes. Ils s'adaptent notamment aux températures élevées, aux produits chimiques et aux utilisations en extérieur. Les aciers inoxydables ferritiques sont magnétiques dans toutes les conditions.
Résumé ferritique :
- Non durcissable par traitement thermique ou par travail à froid
- Résistance modérée
- Magnétique
- Faible résistance à la corrosion
- Ne contient pas de nickel
Famille martensitique
Les aciers inoxydables martensitiques sont des alliages fer-chrome qui contiennent de 10 à 18 % de chrome et qui peuvent être durcis par traitement thermique pour atteindre des niveaux de résistance élevés. L'acier inoxydable de type 410 est l'alliage de base de cette famille. Les types martensitiques sont les moins résistants à la corrosion.
L'ajout de carbone à l'alliage martensitique de base augmente la dureté. Cependant, l'augmentation du carbone s'accompagne d'une augmentation de la teneur en chrome, qui peut atteindre 18 %, afin de maintenir au moins 10 % de chrome libre pour la résistance à la corrosion.
D'autres alliages martensitiques modifiés contiennent des éléments supplémentaires, tels que le soufre ou le sélénium.
Les variétés martensitiques trouvent des applications majeures dans les produits qui doivent résister à l'oxydation atmosphérique, aux produits chimiques légèrement corrosifs et aux environnements de corrosion humide ou sèche que l'on trouve dans les pièces de turbines à vapeur et à gaz, les roulements et la coutellerie. Les types martensitiques sont magnétiques dans toutes les conditions.
Résumé martensitique :
- Durcissable par traitement thermique
- Magnétique
- Haute résistance
- Résistance modérée à la corrosion
- Ne contient pas de nickel
Famille des alliages à durcissement par précipitation
Ce groupe d'alliages fer-chrome-nickel présente une résistance à la corrosion proche de celle des types austénitiques et peut être traité thermiquement pour atteindre des niveaux de résistance élevés - proches de ceux des types martensitiques trempables - grâce à un cycle de traitement thermique spécial.
Le type 17-4 est normalement fourni par l'usine dans l'état de traitement thermique de mise en solution (condition A) lorsque la fabrication nécessite un usinage, un soudage ou un formage à froid avant le durcissement.
Les types à durcissement par précipitation sont magnétiques à l'état durci.
Résumé de la trempe par précipitation :
- Durcissement par traitement thermique et vieillissement
- Résistance moyenne à élevée
- Magnétique
- Résistance élevée à la corrosion
- Contient du nickel
Finitions des barres en acier inoxydable
Laminées à chaud, recuites et décapées
Il s'agit de barres qui ont été laminées à chaud pour être mises en forme ; elles n'ont pas été travaillées à froid. Elles sont parfois appelées "vraies barres".
Laminées à chaud, recuites et ébauchées
Il s'agit généralement de barres de grand diamètre (3 pouces et plus). Ces barres sont laminées ou forgées à chaud, puis le diamètre extérieur est tourné. Toutes les tolérances sont du côté positif (+). Il s'agit d'une excellente finition pour les clients qui usineront le diamètre extérieur de la barre lors d'opérations ultérieures.
Finition à froid
Les barres finies à froid sont produites à partir de barres finies à chaud par des opérations supplémentaires à température ambiante (finition à froid) afin d'améliorer les tolérances, l'état de surface et les propriétés mécaniques. En raison de leur forme, les barres carrées, plates, hexagonales, octogonales et de formes spéciales finies à froid sont produites à partir de barres finies à chaud, généralement par laminage ou étirage à froid en longueurs droites. Lorsque les barres finies à froid doivent avoir une résistance et une dureté plus élevées, elles sont étirées à froid ou traitées thermiquement, en fonction de la composition, de la section transversale et des propriétés indiquées. Ces barres, dans le cas de sections rondes, peuvent ensuite être rectifiées sans centre, polies ou tournées pour améliorer l'état de surface ou la tolérance. L'étirage à froid, le tournage lisse et la rectification sans centre sont des exemples d'opérations de finition à froid.
Etirage à froid
Une tige, une barre ou un fil en longueurs droites ou en bobines est tiré à travers une matrice pour obtenir le diamètre ou la forme souhaités.
Tournage / écroûtage
Parfois appelée "écroûtage", cette méthode consiste à retirer de la matière de la barre à l'aide d'un outil de coupe stationnaire pendant que la barre tourne. Il s'agit d'un procédé très rentable pour finir à froid un matériel selon les normes commerciales ASTM. En général, l'outil laisse une légère marque en spirale sur toute la longueur de la barre, mais celle-ci peut être éliminée par polissage si nécessaire.
Rectification sans centre
La rectification sans centre est un procédé de rectification par diamètre extérieur pour les barres longues. Elle diffère des autres procédés cylindriques dans la mesure où la pièce n'est pas contrainte mécaniquement. Au lieu de cela, la pièce est soutenue sur son propre diamètre extérieur par une lame d'appui angulaire située entre une meule à grande vitesse et une meule de régulation à vitesse plus lente et de plus petit diamètre. L'angle de la lame d'appui permet de maintenir la pièce en contact et sous le contrôle de la meule de régulation plus lente.
La rectification sans centre est capable d'améliorer la rondeur des barres non rondes. Cela en fait une option de prétraitement populaire pour les barres dans de nombreuses applications de décolletage. La rectification sans centre permet d'obtenir des tolérances de finition très précises, généralement de l'ordre de ±0,0005 pouces.
Propriétés du produit
Propriétés chimiques
| Alliage | Attribut de l'alliage | C | Cr | Mn | Mo | Ni | P | S | Si | Autres |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 13-8 | PH |
0,05 |
12,25-13,25 |
0,2 |
2,0-2,5 |
7,5-8,5 |
- |
- |
0,1 |
Cuivre 2,0-2,5, 0,90-1,35 Al, et 0,01 N |
| 15-5 | PH |
0,07 |
14-15,5 |
1 |
- |
3,5-5,5 |
0,04 |
0,03 |
1 |
Cuivre 2,5/4,5 ; Cb et Ta ,15/,45 |
| 17-4 | PH |
0,07 |
15,5-17,5 |
1 |
- |
3-5 |
0,04 |
0,03 |
1 |
Cuivre 5,0 ; Cb et Ta ,45 |
| 17-7 | PH |
0,09 |
16,0-18,0 |
1 |
- |
6,5-7,75 |
- |
- |
1 |
0,75-1,5 Al |
| 301 | - |
0,15 |
16-18 |
2 |
- |
6-8 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 302 | - |
0,15 |
17-19 |
2 |
- |
8-10 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 303 | - |
0,15 |
17-19 |
2 |
0,6 |
8-10 |
0,2 |
,15 Min, |
1 |
- |
| 303SE | - |
0,12 |
17-19 |
2 |
- |
8-10 |
,12/,17 |
- |
1 |
Se ,15/,35 |
| 304 | - |
0,08 |
18-20 |
2 |
- |
8-12 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 304L | - |
0,03 |
18-20 |
2 |
- |
8-12 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 316 | - |
0,08 |
16-18 |
2 |
2,0-3,0 |
10-14 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 316L | - |
0,03 |
16-18 |
2 |
2,0-3,0 |
10-14 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 321 | - |
0,08 |
17-19 |
2 |
- |
9-12 |
0,04 |
0,03 |
1 |
Titane Min, 5 x C |
| 347 | - |
0,08 |
17-19 |
2 |
- |
9,0-13,0 |
- |
- |
1 |
10 x %C min Nb |
| 410 | - |
0,15 |
11,5-13,5 |
1 |
- |
- |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 416 | HT |
0,15 |
12,0-14,0 |
1 |
- |
- |
- |
,15 min, |
1 |
- |
| 416 | - |
0,15 |
12-14 |
1,25 |
0,6 |
- |
0,06 |
,15 Min, |
1 |
- |
| 420 | - |
,15 Min, |
12-14 |
1 |
- |
- |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 420F | - |
,15 Min, |
12,0-14,0 |
1,25 |
- |
- |
- |
- |
1 |
0,6 Mo en option |
| 430 | - |
0,12 |
16,0-18,0 |
1 |
- |
- |
- |
- |
1 |
- |
| 430F | - |
0,12 |
16-18 |
1 |
- |
0,75 |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 440A | - |
0,60-0,75 |
16,0-18,0 |
1 |
0,75 |
- |
- |
- |
1 |
- |
| 440C | - |
,95-1,2 |
16-18 |
1 |
0,75 |
- |
0,04 |
0,03 |
1 |
- |
| 440FSE | - |
0,12 |
16,0-18,0 |
1,25 |
- |
- |
- |
- |
1 |
0,15 min Se |
| NIT40 | - |
0,08 |
19,0-21,5 |
8,0-10,0 |
- |
5,5-7,5 |
- |
- |
1 |
0,15-0,40 N |
| NIT50 | - |
0,06 |
20,5-23,5 |
4,0-6,0 |
- |
11,5-13,5 |
- |
- |
1 |
1,5-3,0 Mo ; 0,2-0,4 N ; 0,1-0,3 N ; 0,1-0,3 V |
| NIT60 | - |
0,1 |
16,0-18,0 |
7,0-9,0 |
- |
8,0-9,0 |
- |
- |
3,5-4,5 |
0,08-0,18 N |
Propriétés mécaniques
| Alliage | Attribut de l'alliage | Résistance à la traction, ksi | Limite d'élasticité, ksi | Allongement en 2 pouces, % | Condition | Réduction de la surface, en pourcentage | Dureté Brinell |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 13-8 | PH |
220 |
205 |
10 |
H950 |
45;35 |
422 |
| 15-5 | PH |
190 |
170 |
10;6 |
H900 |
35;15 |
366 |
| 17-4 | PH |
190 |
170 |
10 |
H900 |
40;35 |
366 |
| 17-7 | PH |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| 301 | - |
110 |
40 |
60 |
- |
70 |
165 |
| 302 | - |
90 |
40 |
55 |
- |
70 |
150 |
| 303 | - |
90 |
35 |
50 |
- |
55 |
160 |
| 303SE | - |
- |
- |
|
- |
- |
|
| 304 | - |
85 |
35 |
55 |
- |
70 |
150 |
| 304L | - |
80 |
30 |
55 |
- |
70 |
140 |
| 316 | - |
85 |
35 |
60 |
- |
70 |
150 |
| 316L | - |
78 |
30 |
55 |
- |
65 |
145 |
| 321 | - |
85 |
35 |
55 |
- |
65 |
150 |
| 347 | - |
75 |
30 |
40 |
- |
50 |
- |
| 410 | - |
75 |
40 |
35 |
- |
70 |
155 |
| 416 | - |
75 |
40 |
30 |
- |
65 |
155 |
| 420 | - |
95 |
50 |
25 |
- |
— |
241 |
| 430 | - |
60 |
30 |
20 |
- |
45 |
- |
| 430F | - |
80 |
45 |
25 |
- |
50 |
165 |
| 440A | - |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
| NIT40 | - |
90 |
50 |
45 |
- |
60 |
- |
| NIT50 | - |
100 |
55 |
35 |
- |
55 |
- |
Propriétés physiques
| Alliage | Attribut de l'alliage | Densité lb/In³ | Capacité thermique, BTU/°F/Lb 32-212°F | Conductivité thermique, BTU/Ft2/Ft/HR/°F 212°F | Coefficient de dilatation thermique, Par °F x 10⁻⁸ 32-212°F | Résistivité électrique, Microhm-cm 70°F | Perméabilité magnétique Recuit, μ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 13-8 | PH |
0,28 |
0,11 |
8,1 |
- |
102 |
- |
| 15-5 | PH |
0,28 |
0,1 |
10,3 |
6 |
77 |
95 |
| 17-4 | PH |
0,28 |
0,11 |
10,6 |
6 |
80 |
95 |
| 17-7 | PH |
0,28 |
0,11 |
9,5 |
- |
83 |
- |
| 301 | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
9,4 |
72 |
1,02 |
| 302 | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
9,6 |
72 |
1,008 |
| 303 | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
9,6 |
72 |
1,008 |
| 304 | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
9,6 |
70 |
1,008 |
| 304L | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
9,6 |
70 |
1,008 |
| 316 | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
8,9 |
74 |
1,008 |
| 316L | - |
0,29 |
0,12 |
9,4 |
8,9 |
74 |
1,008 |
| 321 | - |
0,29 |
0,12 |
9,3 |
9,3 |
71 |
1,008 |
| 410 | - |
0,28 |
0,11 |
14,4 |
5,5 |
57 |
700-1 000 |
| 416 | - |
0,28 |
0,11 |
14,4 |
5,5 |
57 |
700-1 000 |
| 420 | - |
0,28 |
0,11 |
13,8 |
- |
55 |
- |
| 430 | - |
0,28 |
0,11 |
15,1 |
- |
60 |
600-1 100 |
| 430F | - |
0,28 |
0,11 |
15,1 |
5,8 |
60 |
- |
| 431 | - |
0,28 |
0,11 |
11,7 |
- |
72 |
- |
| 440A | - |
0,28 |
0,11 |
14 |
- |
60 |
- |
| 440C | - |
0,28 |
0,11 |
14 |
5,6 |
60 |
- |
Propriétés de fabrication
Les évaluations d'usinabilité doivent être considérées comme des valeurs approximatives. Il représente un guide raisonnable sur la durée de vie relative de l'outil et la puissance requise pour la coupe. Les variables de vitesse, d'huile de coupe, d'avance et de profondeur de coupe affectent considérablement ces ratios.
| Alliage | Attribut de l'alliage | Usinabilité* | SFM approximatif | % Vitesse relative (basée sur C1212 à 100%) | Emboutissage ou estampage | Soudage |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 13-8 | PH |
40% |
60 |
36 |
- |
- |
| 15-5 | PH |
45% |
75 |
45 |
- |
- |
| 17-4 | PH |
45% |
75 |
45 |
- |
Très bonnes soudures, résistantes. |
| 17-7 | PH |
45% |
75 |
45 |
- |
- |
| 301 | - |
40% |
- |
- |
Bon |
Très bonnes soudures, résistantes. |
| 302 | - |
40% |
- |
- |
Bon |
Très bonnes soudures, résistantes. |
| 303 | - |
70% |
150 |
75 |
Assez bon |
La soudure par fusion n'est pas recommandée. |
| 303SE | - |
- |
- |
- |
- |
- |
| 304 | - |
45% |
70 |
40 |
Très bon |
Très bonnes soudures, résistantes. |
| 304L | - |
44% |
70 |
40 |
Très bon |
Très bon, recommandé pour le soudage. |
| 316 | - |
45% |
60 |
36 |
Bon |
Très bonnes soudures, résistantes. |
| 316L | - |
45% |
60 |
36 |
Bon |
Très bon, recommandé pour le soudage. |
| 321 | - |
38% |
60 |
36 |
Bon |
Très bonnes soudures, résistantes. |
| 347 | - |
38% |
60 |
36 |
- |
- |
| 410 | - |
60% |
95 |
54 |
Assez bon |
Moyen, préchauffage 400-500 °F. Recuit à 1250 °F après le soudage. |
| 416 | - |
85% |
- |
- |
Fair |
Faible, préchauffage 400-500 °F. Recuit à 1250 °F après le soudage. |
| 420 | - |
52% |
85 |
50 |
- |
- |
| 420F | - |
68% |
125 |
68 |
- |
- |
| 430 | - |
60% |
110 |
66 |
- |
- |
| 430F | - |
85% |
150 |
75 |
- |
- |
| 431 | - |
45% |
80 |
48 |
- |
- |
| 440A | - |
45% |
65 |
40 |
- |
- |
| 440C | - |
40% |
65 |
40 |
Pas recommandé. |
Pas recommandé. |
| 440FSE | - |
50% |
80 |
48 |
- |
- |
| NIT40 | - |
25% |
50 |
22 |
- |
- |
| NIT50 | - |
25% |
50 |
22 |
- |
- |
| NIT60 | - |
25% |
50 |
22 |
- |
- |
13-8
L'alliage d'acier inoxydable 13-8, également connu sous le nom d'UNS S13800, est un acier inoxydable durcissant par précipitation qui présente une solidité, une ténacité et une résistance à la corrosion exceptionnelles. Ses propriétés polyvalentes en font un choix privilégié pour les applications critiques, en particulier dans l'aérospatiale. Son aptitude au traitement thermique et ses performances à des températures extrêmes renforcent encore son attrait pour les tâches d'ingénierie exigeantes.
Formes offertes
15-5
L'alliage d'acier inoxydable 15-5 (UNS S15500) est un acier inoxydable durcissant par précipitation, connu pour sa grande solidité, sa résistance à la corrosion et sa ténacité. Il peut être traité thermiquement pour obtenir différents niveaux de dureté, ce qui le rend idéal pour les applications aérospatiales, nucléaires et de traitement chimique. Grâce à sa résistance aux environnements corrosifs et à ses excellentes propriétés mécaniques à haute température, il constitue un choix fiable pour les tâches d'ingénierie exigeantes.
Formes offertes
17-4
Stainless steel alloy 17-4 (UNS S17400) is a precipitation-hardening stainless steel renowned for its strength, corrosion resistance, and versatility. It is heat-treatable and finds applications in aerospace, petrochemical, and medical industries due to its exceptional mechanical properties. With excellent resistance to corrosion and high temperatures, it is a favored material choice for demanding engineering applications.
Shapes Offered
303
Stainless steel alloy 303 is a free-machining variant of austenitic stainless steel, designed for enhanced machinability. It contains 18% chromium and 8% nickel, along with sulfur or selenium to improve its machining characteristics. While it offers good corrosion resistance in mildly corrosive environments, it may not be the best option for highly corrosive conditions. Alloy 303 is commonly used for screws, bolts, nuts, and fittings where excellent machinability is essential.
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304
Stainless Steel Alloy 304 is a highly versatile and widely used austenitic grade. With 18% chromium and 8% nickel, it offers excellent corrosion resistance, making it suitable for various applications, including food, pharmaceuticals, and architecture. Its high strength, easy fabrication, and resistance to oxidation make it a popular choice for structural components and industrial use.
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316
Stainless steel alloy 316 is an austenitic grade with higher molybdenum content than alloy 304. Its enhanced corrosion resistance makes it ideal for aggressive environments containing chlorides. Widely used in marine, chemical, and medical applications, alloy 316 offers excellent mechanical properties, weldability, and durability in diverse industries.
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321
Stainless Steel alloy 321 is a stabilized austenitic grade with 18% chromium, 8% nickel, and added titanium for enhanced high-temperature performance. It offers excellent resistance to oxidation and is commonly used in aerospace, petrochemical, and thermal processing industries. Its strength, corrosion resistance, and stability make it a versatile and reliable choice for challenging engineering applications.
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410
Stainless steel alloy 410 is a martensitic grade with 11.5-13.5% chromium, offering good corrosion resistance in mild environments. It boasts high strength and hardness, making it suitable for automotive, aerospace, and manufacturing applications, as well as cutlery and kitchen utensils. Heat-treatable for enhanced mechanical properties, it's a cost-effective choice for industrial use where moderate corrosion resistance and high strength are needed.
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416
Stainless steel alloy 416 is a free-machining martensitic grade with 13% chromium. It excels in machinability, making it ideal for parts requiring intricate machining operations. Though it offers good corrosion resistance in mild environments, it's less resistant compared to higher-chromium grades. Alloy 416 is widely used in applications like firearms, gears, nuts, bolts, and fasteners due to its machinability and moderate corrosion resistance.
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440C
Stainless Steel 440C is a high-carbon martensitic grade renowned for its exceptional hardness, wear resistance, and corrosion resistance. Ideal for knife blades and surgical instruments, it offers superior cutting performance and toughness. Though not as corrosion-resistant as some other stainless steels, its hardness and wear resistance make it valuable in various applications.
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455
Stainless Steel Alloy 455 is a martensitic age-hardening grade known for its high strength, corrosion resistance, and ease of fabrication. It is particularly suitable for marine, aerospace, and oil and gas applications. Its strength and corrosion resistance make it a preferred choice for critical components in challenging environments.
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NIT60
Stainless steel alloy Nitronic 60® is a high-performance austenitic grade renowned for its exceptional strength, wear resistance, and corrosion resistance. Its unique composition makes it ideal for demanding applications in pumps, valves, and marine components, where galling and wear are concerns. Its versatility and reliability in harsh conditions make it a valuable choice for critical components.
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