La fiche technique du mois #FTDM 8
Il existe 4 familles d’aciers inoxydables sur le marché :
- Les aciers austénitiques
- Les ferritiques
- Les austénoferritiques (ou Duplex)
- Les martensitiques
Chaque famille inclue plusieurs nuances dont la résistance à la corrosion dépend principalement de leur teneur en Chrome et/ou en Molybdène. De manière générale, ces teneurs sont élevées, plus la résistance à la corrosion sera élevée. Cette notion est reprise dans le calcul du PREN. Chaque famille d’aciers inoxydables possède des caractéristiques mécaniques, de mise en oeuvre et de résistance à la corrosion qui lui sont propres.
Il existe différentes conventions ou normes pour identifier ces nuances :
L’AISI, La numérique (Werkstoffnumber), La symbolique (basée sur l’ancienne désignation AFNOR, La désignation selon la norme NF EN ISO 3506. Il existe d’autres systèmes de désignation, comme par exemple la désignation Suédoise (SS) et Japonaise (JIS). Ces désignations sont peu à peu délaissées au profit des désignations plus communes expliquées ci-après.
1 . NORMES OU DESIGATION DES FAMILLES D’ACIERS INOXYDABLES
LA DESIGNATION AISI :
On s’intéressera ici aux deux grandes séries d’aciers inoxydables classées par la désignation AISI que sont la série des 300 et des 400. La série 300 désigne les alliages au chrome-nickel. Nous ne détaillerons pas chaque nuance d’aciers inoxydables. Les principales sont en effet le "304", nuance la plus commune. On peut compléter les différents types d’alliages par les lettres "L" (bas carbone), "N" (addition d’azote) ou "Ti" (addition de titane). La série 400 référence les aciers inoxydables ferritiques et martensitiques. Tout comme la série 300, elle regroupe de nombreux grades. Les principaux grades d’aciers martensitiques y sont le 410 et le 420, qui se distinguent par leur teneur initiale en carbone et le principal grade d’acier ferritique, le grade 430, très employé en décoration.
LA DESIGNATION WNR :
Codification WNR des matériaux :
La codification numérique WNR (Werkstoffnummer : N° de matériau) s'affranchit de toute référence à la composition chimique et permet de repérer rapidement un matériau avec un moindre risque d'erreur. Il est ainsi plus facile d'indiquer 1.4532 que X8CrNiMoAl15-7-2. Le code WNR comprend 5 chiffres. Le premier indique la catégorie du produit ; les suivants apportent des précisions sur les alliages.
| Pour les grandes catégories | 1.xxxx : Aciers et alliages |
| 2.xxxx : Cuivres, laitons, bronzes, nickels et alliages | |
| 3.xxxx : Aluminium et alliages |
LA DESIGNATION SYMBOLIQUE :
Chaque famille inclue plusieurs nuances dont la résistance à la corrosion dépend principalement de leur teneur en Chrome et/ou en Molybdène. De manière générale, ces teneurs sont élevées, plus la résistance à la corrosion sera élevée. Cette notion est reprise dans le calcul du PREN. Chaque famille d’aciers inoxydables possède des caractéristiques mécaniques, de mise en oeuvre et de résistance à la corrosion qui lui sont propres.
Il existe différentes conventions ou normes pour identifier ces nuances :
L’AISI, La numérique (Werkstoffnumber), La symbolique (basée sur l’ancienne désignation AFNOR, La désignation selon la norme NF EN ISO 3506. Il existe d’autres systèmes de désignation, comme par exemple la désignation Suédoise (SS) et Japonaise (JIS). Ces désignations sont peu à peu délaissées au profit des désignations plus communes expliquées ci-après.
DESIGNATION NF EN ISO 3506 :
Les fixations sont classées selon les 4 familles d’aciers inoxydables qui sont celle des aciers inoxydables austénitiques, martensitiques et ferritiques. La 4ème famille qui doit normalement apparaître lors de la prochaine publication de cette norme est celle des austénoferritiques dits Duplex.
| Ces familles incluent plusieurs groupes de nuances d’aciers | Désignation commençant par « A » : aciers austénitiques, groupe de nuances allant de A1 à A5. A8 à paraître |
| Désignation commençant par C : C1, C3 et C4 : aciers martensitiques | |
| Désignation commençant par F : aciers ferritiques | |
| D2, D4, D6 et D8 : aciers Duplex (à paraître) |
Les propriétés générales données pour les quatre familles dans l'infographie ci-dessous n'ont pas un caractère absolu. Elles peuvent varier dans de larges proportions en fonction de la nuance et/ou du traitement sélectionnés.
2 . LES 4 FAMILLES D’ACIERS INOXYDABLES EN VISSERIE
ACIERS AUSTENITIQUES :
La principale famille d’aciers inoxydables est celle des aciers austénitiques, dont les appellations "18-10 et 18/8" regroupe près de 80 % du marché de l’acier inoxydable. Le système Fe-Cr-Ni, combiné avec du molybdène, représente la deuxième application la plus répandue.
Les aciers austénitiques peuvent générer de très bonnes caractéristiques mécaniques combinées à de très bonnes capacités de résistance à la corrosion. Cette famille d’aciers inoxydables peut se décliner en 6 catégories résumées dans le tableau ci-dessous.
Ces six catégories recouvrent 3 domaines d’utilisations, à savoir, la résistance à la corrosion, la résistance à la corrosion à chaud ou réfractaire et la résistance à la déformation à chaud ou fluage.
|
Désignation Numérique |
Caractéristique des nuances |
Utilisation |
|
1.43XX |
Ni ≥ 2.5 |
Résistance à la corrosion |
|
1.44XX |
Ni ≥ 2.5 au Mo |
Résistance à la corrosion |
|
1.45XX |
Additions particulières éventuelles de Cu, Ti, Nb et/ou Al |
Résistance à la corrosion |
|
1.46XX |
Additions particulières éventuelles de V, W et/ou B |
Alliage Réfractaire ou alliage de Ni inoxydable |
|
1.48XX |
Ni ≥ 2.5 |
Alliage Réfractaire |
|
1.49XX |
Additions particulières éventuelles de Nb, Ti, Al, V, W B, Cu et/ou Co |
Alliage résistant au fluage |
Selon la désignation symbolique, les deux principales nuances d’aciers inoxydables sont référencées sous l’appellation X5CrNi18-8 (AISI 304, A2 ou 1.4301) et X5CrNiMo17-12-2 (AISI 316, A4 ou 1.4401). Les teneurs moyennes sont basées sur des pourcentages en masse.
On peut citer les trois principaux dérivés de ces nuances qui sont :
- X2CrNi18-9 (1.4307, 304L ou A2L)
- X2CrNi19-11 (1.4306, 304L ou A2L) dérivé de la nuance X5CrNi18-8
- X2CrNiMo17 -12-2 (1.4404, 316L ou A4L) dérivé de la nuance X5CrNiMo17-12-2
ACIERS INOXYDABLES MARTENSITIQUES :
Les aciers martensitiques de par leur structure métallurgique ont comme particularité de présenter des propriétés mécaniques les plus élevées parmi les aciers inoxydables. Leurs caractéristiques mécaniques s’obtiennent cependant par une teneur élevée en carbone affectant ainsi leur résistance à la corrosion. Elle est inférieure en général à celle des aciers austénitiques.
|
Désignation Numérique |
Caractéristique des nuances |
Utilisation |
|
1.40XX |
Ni ˂ 2.5 |
Résistance à la corrosion |
|
1.41XX |
Ni ˂ 2.5 au Mo |
Résistance à la corrosion |
|
1.44XX |
Ni ≥ 2.5 au Mo |
Résistance à la corrosion |
|
1.49XX |
Additions particulières éventuelles de Nb, Al, V, W B, et/ou Co |
Alliage résistant au fluage |
La nuance initiale des aciers inoxydables martensitiques comporte la désignation symbolique X12Cr13 (1.4006, 410 ou C1). Les nuances évolutives s’obtiennent exclusivement par l’addition de carbone dans la composition chimique, comme la nuance X20Cr13 (1.4021, 420 ou C1). Des additions de molybdène et de nickel permettent d’obtenir les nuances X12CrS13 (1.4005, 416 ou C4) et X17CrNi16-2 (1.4057, 431 ou C3).
ACIERS INOXYDABLES FERRITIQUES :
Le principal avantage de ces aciers inoxydables est leur excellente performance à la mise en oeuvre, par exemple à l’emboutissage, combinée à une capacité de résistance à la corrosion suffisante quant à l’application considérée.
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Désignation Numérique |
Caractéristique des nuances |
Utilisation |
|
1.40XX |
Ni ˂ 2.5 |
Résistance à la corrosion |
|
1.41XX |
Ni ˂ 2.5 au Mo |
Résistance à la corrosion |
|
1.45XX |
Additions particulières éventuelles de Ti, Ni, Nb et/ou Zr |
Résistance à la corrosion |
|
1.46XX |
Additions particulières éventuelles de Ti, Al, Cu et/ou Nb |
Alliage réfractaire |
|
1.47XX |
Ni ≤ 2.5 |
Alliage réfractaire |
La désignation symbolique X6Cr17 (1.4016, 430 ou F1) peut, par des ajouts de molybdène, conduire à la nuance X6CrMo17-1 (1.4113, 434 ou F1) et, par un ajout de niobium, à la nuance X6CrMoNb17-1 (1.4526, 436 ou F1). La norme NF EN ISO 3506 référence cette catégorie d’acier inoxydable sous la dénomination "F1".
ACIERS INOXYDABLES AUSTENOFERRITIQUES ("DUPLEX") :
Les aciers inoxydables duplex présentent une structure mixte à 50 % de ferrite et 50 % d’austénite. Les propriétés de résistance aux différentes formes de corrosion y sont améliorées par rapport aux aciers austénitiques, et ce à teneur en chrome et molybdène équivalent. Ces caractéristiques leurs donnent les valeurs de PREN les plus élevées de la sélection. Leur limite élastique est élevée et représente le double de celle des aciers austénitiques.
Ces alliages sont également performants en terme de ductilité et de ténacité. En revanche, leur emploi au-dessus de 300 °C est prohibé. Ces alliages se distinguent également par une présence systématique d’azote dans la composition chimique.
|
Désignation Numérique |
Caractéristique des nuances |
Utilisation |
|
1.40XX |
Ni ˂ 2.5 |
Résistance à la corrosion |
|
1.41XX |
Ni ˂ 2.5 au Mo |
Résistance à la corrosion |
|
1.43XX |
Ni ≥ 2.5 |
Résistance à la corrosion |
|
1.44XX |
Ni ≥ 2.5 |
Résistance à la corrosion |
|
1.45XX |
Additions particulières éventuelles de Cu, W |
Résistance à la corrosion |
|
1.46XX |
Additions particulières éventuelles de Co |
Alliage réfractaire |
|
1.48XX |
Ni ≥ 2.5 |
Alliage réfractaire |
La nuance initiale X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462, 2205 ou D4) peut représenter la nuance de base de cette famille d’acier inoxydable. Une augmentation des teneurs en nickel, chrome et molybdène conduit à la nuance X2CrNiMoN25-7-4 (1.4410, 2507 ou D8) et l’addition de cuivre conduit à l’acier inoxydable X2CrNiMoCuN25-6-3 (1.4507, 225 ou D6).
Ce dernier peut être considéré comme l’équivalent de la nuance 1.4539 des aciers austénitiques.
3 . TABLEAU DES PRINCIPALES NUANCES D'INOX EN BOULONNERIE :
|
AISI |
EN |
ISO 3506 |
Composition chimique |
Marque commerciale |
PREN |
|
|
désignation symbolique |
WNR |
|||||
FERRITIQUE |
||||||
| 430 | X6Cr17 | 1.4016 | F1 | C 0,08 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 16-18 | - | 16-18 |
| 434 | X6CrMo17-1 | 1,4113 | F1 | C 0,08 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 16-18 Mo 0,9-1,4 | - | 19-23 |
| - | X2CrTiNb18 | 1,4509 | F1 | C 0,03 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 17,5-18,5 Nb [3xC+0,3]-1,0 Ti 0,1-0,6 | - | 18-19 |
| - | X3CrNb17 | 1,4511 | F1 | C 0,05 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 16-18 Nb 12xC -1,0 | - | 16-18 |
| 444 | X2CrMoTi18-2 | 1,4521 | F1 | C 0,025 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 17-20 Mo 1,8-2,5 N 0,03 Ti [4x(C+N)+0,15]-0,8 | - | 23-29 |
| 436 | X6CrMoNb17-1 | 1,4526 | F1 | C 0,08 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 16-18 Mo 0,8-1,4 N 0,04 Nb [7x(C+N)+0,1]-1,0 | - | 19-23 |
MARTENSITIQUE |
||||||
| 410 | X12Cr13 | 1,4006 | C1 | C 0,08-0,15 Si 1,0 Mn 1,5 P 0,04 S 0,015 Cr 11,5-13,5 Ni 0,75 | - | 12-14 |
| 420 | X20Cr13 | 1,4021 | C1 | C 0,16-0,25 Si 1,0 Mn 1,5 P 0,04 S 0,015 Cr 12-14 | - | 12-14 |
| 420 | X30Cr13 | 1,4028 | C1 | C 0,26-0,35 Si 1,0 Mn 1,5 P 0,04 S 0,015 Cr 12-14 | - | 12-14 |
| 420 | X39Cr13 | 1,4031 | C1 | C 0,36-0,42 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 12,5-14,5 | - | 13-15 |
| 420 | X46Cr13 | 1,4034 | C1 | C 0,43-0,5 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,04 S 0,015 Cr 12,5-14,5 | - | 13-15 |
| - | X39CrMo17-1 | 1,4122 | C4 | C 0,33-0,45 Si 1,0 Mn 1,5 P 0,04 S 0,015 Cr 15,5-17,5 Mo 0,8-1,3 Ni 1,0 | - | 18-22 |
| 630 | X5CrNiCuNb16-4 | 1,4542 | C4 (PH a ) | C 0,07 Si 0,7 Mn 1,5 P 0,04 S 0,015 Cr 15-17 Mo 0,6 Ni 3,0-5,0 Cu 3,0-5,0 Nb 5xC-0,45 | 17-4 PH | 17-19 |
| - | X19CrMoNbVN11-1 | 1.4913 | acier fluage b | C 0,17-0,23 Si 0,5 Mn 0,4-0,9 P 0,025 S 0,015 Cr 10-11,5 Mo 0,5-0,8 Ni 0,2-0,6 N 0,05-0,1 Al 0,02 Nb 0,25-0,55 V 0,1-0,3 B 0,0015 | - | 12-16 |
| - | X22CrMoV12-1 | 1.4923 | acier fluage b | C 0,18-0,24 Si 0,5 Mn 0,4-0,9 P 0,025 S 0,015 Cr 11-12,5 Mo 0,8-1,2 Ni 0,3-0,8 V 0,25-0,35 | - | 14-16 |
| - | (S46910) | C4 | C 0,02 Cr 12 Ni 9 Mo 4 AlTiCu | Bumax Ultra | - | 25 |
DUPLEX |
||||||
| - | X2CrMnNiN21-5-3 | 1,4162 | D4 c | C 0,04 Si 1,0 Mn 4,0-6,0 P 0,04 S 0,015 Cr 21-22 Mo 0,1-0,8 Ni 1,35-1,9 N 0,2-0,25 Cu 0,1-0,8 | Bumax LDX | 25-29 |
| - | X2CrNiMoN25-7-4 | 1,4410 | D8 c | C 0,03 Si 1,0 Mn 2,0 P 0,035 S 0,015 Cr 24-26 Mo 3,0-4,5 Ni 6,0-8,0 N 0,24-0,35 | 2507, Bumax SDX | 38-46 |
| - | X2CrNiMoN22-5-3 | 1,4462 | D4 c | C 0,03 Si 1,0 Mn 2,0 P 0,035 S 0,015 Cr 21-23 Mo 2,5-3,5 Ni 4,5-6,5 N 0,1-0,22 | Bumax DX, 2205, Uranus 45N | 31-38 |
| - | X2CrNiMoCuWN25-7-4 | 1,4501 | D8 c | C 0,03 Si 1,0 Mn 1,0 P 0,035 S 0,015 Cr 24-26 Mo 3,0-4,0 Ni 6,0-8,0 N 0,20-0,35 Cu 0,5-1,0 W 0,5-1,0 | Zeron 100 | 38-45 |
| - | X2CrNiMoCu25-6-3 | 1,4507 | D6 c | C 0,03 Si 0,7 Mn 2,0 P 0,035 S 0,015 Cr 24-26 Mo 3,0-4,0 Ni 6,0-8,0 N 0,2-0,3 Cu 1,0-2,5 | Ferrinox 255, Ferralium 255 | 37-44 |
| - | X2CrNiMoCoN28-8-5-1 | 1,4658 | D8 c | C 0,03 Si 0,5 Mn 1,5 P 0,035 S 0,01 Cr 26-29 Mo 4,0-5,0 Ni 5,5-9,5 N 0,3-0,5 Cu 1,0 Co 0,5-2,0 | Bumax HDX | 44-54 |
AUSTENITIQUE |
||||||
| 304 | X5CrNi18-10 | 1,4301 | A2 | C0,07Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr17,5-19,5Ni8-10,5N0,1 | - | 18-21 |
| 303 | X8CrNiS18-9 | 1,4305 | A2 | C0,1Si1,0Mn2,0P0,045S0,15-0,35Cr17-19Ni8,0-10N0,1Cu1,0 | - | 19-21 |
| 304L | X2CrNi18-11 | 1,4306 | A2 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr18-20Ni10-12N0,1 | - | 20-22 |
| 304L | X2CrNi18-9 | 1,4307 | A2 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr17,5-19,5Ni8,0-10,5N0,1 | - | 19-21 |
| 301 | X10CrNi18-8 | 1,4310 | A2 | C0,05-0,15Si2,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16-19Mo0,8Ni6,0-9,5N0,1 | - | 20-23 |
| 302 | X5CrNi17-7 | 1,4319 | A2 | C0,07Si1,0Mn2,0P0,045S0,03Cr16-18Ni6,0-8,0N0,1 | - | 18-20 |
| 302 | X9CrNi18-9 | 1,4325 | A2 | C0,03-0,15Si1,0Mn2,0P0,045S0,03Cr17-19Ni8,0-10 | - | 17-19 |
| 316 | X5CrNiMo17-12-2 | 1,4401 | A4 | C0,07Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,0-2,5Ni10-13N0,1 | - | 25-28 |
| 316L | X2CrNiMo17-12-2 | 1,4404 | A4 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,0-2,5Ni10-13N0,1 | - | 25-28 |
| 316LN | X2CrNiMoN17-11-2 | 1,4406 | A4 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,0-2,5Ni10-12,5N0,12-0,22 | - | 25-30 |
| 316LN | X2CrNiMo17-13-3 | 1,4429 | A4 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,5-3,0Ni11-14N0,12-0,22 | - | 27-32 |
| 316L | X2CrNiMo17-12-3 | 1,4432 | A4 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,5-3,0Ni10,5-13N0,1 | Bumax 88, 109 | 26-30 |
| 316L | X2CrNiMo18-14-3 | 1,4435 | A4 | C0,03Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr17-19Mo2,5-3,0Ni12,5-15N0,1 | Bumax 88, 109 | 27-31 |
| 316 | X3CrNiMo17-13-3 | 1,4436 | A4 | C0,05Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,5-3,0Ni10,5-13N0,1 | Bumax 88, 109 | 26-30 |
| 904L | X1NiCrMoCu25-20-5 | 1,4539 | A4 | C0,02Si0,7Mn2,0P0,03S0,01Cr19-21Mo4,0-5,0Ni24-26N0,15Cu1,2-2,0 | Uranus B6 | 35-40 |
| 321 | X6CrNiTi18-10 | 1,4541 | A3 | C0,08Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr17-19Ni9-12Ti5xC-0,7 | - | 17-19 |
| - | X1CrNiMoCuN20-18-7 | 1,4547 | A8d | C0,02Si0,7Mn1,0P0,03S0,01Cr19,5-20,5Mo6,0-7,0Ni17,5-18,5N0,18-0,25 | 254 SMO, Bumax SA | 42-48 |
| 316Ti | X6CrNiMoTi17-12-2 | 1,4571 | A5 | C0,08Si1,0Mn2,0P0,045S0,015Cr16,5-18,5Mo2,0-2,5Ni10,5-13,5Ti5xC-0,7 | - | 23-27 |
| - | X1CrNiMoCuN24-22-8 | 1,4652 | A8d | C0,02Si0,5Mn2,0-4,0P0,03S0,005Cr23-25Mo7,0-8,0Ni21-23N0,45-0,55Cu0,3-0,6 | 654 SMO | 53-60 |
| 309 | X15CrNiSi20-12 | 1,4828 | acier réfractairee | C0,2Si1,5-2,5Mn2,0P0,045S0,015Cr19-21Ni11-13N0,1 | Ugine NS 24 | 21-23 |
| 310S | X8CrNi25-21 | 1,4845 | acier réfractairee | C0,1Si1,5Mn2,0P0,045S0,015Cr24-26Ni19-22N0,1 | Ugine NS 30 | 26-28 |
| 310S | X6CrNi25-20 | 1,4951 | acier fluageb | C0,04-0,08Si0,7Mn2,0P0,035S0,015Cr24-26Ni19-22N0,1 | - | 26-28 |
| 660 | X6NiCrTiMoVB25-15-2 | 1,4980 | acier fluageb | C0,03-0,08Si1,0Mn1,0-2,0P0,025S0,015Cr13,5-16,0Mo1,0-1,5Ni24-27Al0,35Ti1,9-2,3V0,1-0,5B0,003-0,01 | Fluginox 130 Gr660 | 17-21 |
| - | - | (S31675) | A4 | C0,035Cr20,5Ni10Mo2,4N0,4 | Bumax Nitro | 35 |
a - Precipitation Hardening (Durcissement par précipitation).
b - Résiste à une sollicitation mécanique à haute température.
c - Catégorie d'acier inoxydable Duplex, dont la résistance à la corrosion augmente avec l'indice numérique, de telle sorte que D4=A4, D6=A6 et D8=A8.
d - Nuance d'acier inoxydable la plus fortement alliée.
e - Résiste à la corrosion à haute température.
Liens annexes :
