Aperçu
Le contenu détaillé suivant décrit les caractéristiques de l'acier inoxydable 316, qui impliquent sa nature chimique, ses caractéristiques physiques et mécaniques, ainsi que ses propriétés électriques et thermiques.
Elle met également l'accent sur le portage de la fonte d'acier inoxydable 316, qui présente tous ses avantages, notamment une résistance améliorée à la corrosion et une résistance élevée à la traction ainsi qu'une formabilité améliorée pour des industries comme le traitement chimique, le transport maritime, etc.
L'opération de moulage consiste à construire des modèles, à préparer des moules à remplir d'acier inoxydable fondu et à finir les pièces résultantes ou à effectuer un traitement thermique facultatif dans le cadre de mesures de contrôle de qualité strictes.
Dans l’ensemble, ce contenu peut être utilisé comme un guide utile sur le caractère et l’utilisation répandue de l’acier inoxydable 316.
Qu'est-ce que l'acier inoxydable 316 ?
L'acier inoxydable 316 est un alliage de type austénitique qui possède une bonne résistance à la corrosion, notamment dans les environnements à forte teneur en chlorure. L'alliage riche en chrome, nickel et molybdène offre une résistance supérieure à la corrosion par piqûre et caverneuse.
L'acier inoxydable 316, généralement utilisé pour les équipements marins, le traitement chimique et les dispositifs médicaux, est également un bon matériau, soudable et attrayant à la vue et peut donc également être utilisé dans les applications structurelles et décoratives.
Quelles sont les variantes de l'acier inoxydable 316 ?
L'acier inoxydable portant la désignation 316 existe en plusieurs versions destinées à diverses applications.
L'acier inoxydable 316L possède une plus faible teneur en carbone, ce qui rend la structure plus résistante aux risques de sensibilisation et de corrosion lors du soudage en raison de la réduction des transferts thermiques à travers la zone de soudage. C’est donc un matériau de choix pour les structures sujettes au soudage.
316H stainless steel is made of more carbon, it provides the steel with the enhanced strength, especially that of temperature.
L'acier inoxydable 316Ti contient des atomes de titane pour éviter la sensibilisation et la corrosion intergranulaire, il est donc parfait pour les environnements défavorables et les températures élevées.
CF-8M is a cast stainless steel grade that follows the ASTM A351 standard. It has the same alloy elements as 316, but in a slightly different ratio, commonly known as the cast version of 316. Compared to wrought 316, it contains a higher carbon and silicon content to improve fluidity and castability, making it suitable for casting complex products such as valves and flanges.
Furthermore, some materials can be both 316 and 316L dual certified providing additive layers possible. This gives mechanical engineers a chance to create highly-customized designs offering flexibility for variations in performance and resilience across different applications.
Quelle composition d’éléments influence le plus les propriétés de l’acier inoxydable 316 ?
The 316 stainless steel has excellent corrosion resistance which is noticeably supported by its chromium content that constitute 16-18% of the alloy. Chromium creates a corrosion-resistant oxide layer on the surface of steel that protects it from different environments, including corrosive ones, such as atmosphere, chemicals and salinity.
De plus, ces éléments ajoutent du nickel et du molybdène qui renforcent la résistance à la corrosion et la ductilité et offrent également une certaine résistance à la corrosion par piqûres et fissures lorsqu'ils sont secondés avec des chlorures.
Bien que d'autres éléments comme le carbone, le manganèse, le silicium et l'azote y contribuent également, le chrome reste essentiel dans la définition des propriétés les plus essentielles de l'alliage. Cet alliage devient par conséquent le premier choix dans des environnements plus exigeants tels que les applications de corrosion marines et de traitement chimique, les dispositifs médicaux et les machines qui nécessitent une meilleure résistance à la corrosion.
Comparez l'acier inoxydable 316 et 304
Parmi eux, les aciers inoxydables 316 et 304 sont les alliages austénitiques les plus populaires, composés d'éléments similaires, principalement de chrome et de nickel, bien que l'acier 316 contienne généralement un pourcentage légèrement plus élevé des deux.
Le canal entre les deux réside dans l'ajout de molybdène à l'acier inoxydable 316, améliorant ainsi sa résistance à la corrosion, en particulier dans les espaces riches en chlorures, et il peut donc être utilisé pour des applications marines et chimiques.
Ce qui mérite d'être mentionné, c'est qu'il contient beaucoup moins de molybdène, mais reste un bon matériau résistant à la corrosion dans de nombreux environnements, approprié pour un usage général.
Malgré une plus grande résistance à la traction et une plus faible résistance au fluage, le coût plus élevé de l'usinage et du soudage rend souvent l'acier inoxydable 316 moins attrayant par rapport à l'acier inoxydable 304 moins coûteux.
En fin de compte, la différence entre l'acier inoxydable 316 et 304 réside dans les détails : les exigences spécifiques telles que les conditions environnementales, les considérations de coût et les besoins de finition.
Propriétés de l'acier inoxydable 316
Composition chimique de l'acier inoxydable 316
| Propriétés des éléments de composant | Métrique |
| Carbone, C | <= 0,080 % |
| Chrome, Cr | 16 – 18 % |
| Fer, Fe | 61,8 – 72 % |
| Manganèse, Mn | <= 2,0 % |
| Molybdène, Mo | 2.0 – 3.0 % |
| Nickel, Ni | 10 – 14 % |
| Phosphore, P | <= 0,045 % |
| Silicium, Si | <= 1,0 % |
| Soufre, S | <= 0,030 % |
Propriétés physiques de l'acier inoxydable 316
| Propriétés physiques | Métrique | Anglais |
| Densité | 8,00 g/cc | 0,289 lb/po³ |
Propriétés mécaniques de l'acier inoxydable 316
| Propriétés mécaniques | Métrique | Anglais |
| Dureté, Brinell | 149 | 149 |
| Dureté, Knoop | 169 | 169 |
| Dureté, Rockwell B | 80 | 80 |
| Dureté, Vickers | 155 | 155 |
| Résistance à la traction, ultime | 550 MPa | 79 800 livres par pouce carré |
| Résistance à la traction, Rendement | 240 MPa | 34 800 livres par pouce carré |
| Allongement à la rupture | 60% | 60% |
| Module d'élasticité | 193 GPa | 28 000 ksi |
| Impact d'Izod | 129 J | 95,1 pi-lb |
| Impact Charpy | 105 J | 77,4 pi-lb |
Propriétés électriques de l'acier inoxydable 316
| Propriétés électriques | Métrique | Anglais |
| Résistivité électrique | 0,0000740 ohm-cm | 0,0000740 ohm-cm |
| Perméabilité magnétique | 1.008 | 1.008 |
Propriétés thermiques de l'acier inoxydable
Propriétés thermiques | Métrique | Anglais |
| CTE, linéaire | 16,0 µm/m-°C @Température 0,000 – 100 °C | 8,89 µin/in-°F @Température 32,0 – 212 °F |
| 16,2 µm/m-°C @Température 0,000 – 315 °C | 9,00 µin/in-°F @Température 32,0 – 599 °F | |
| 17,5 µm/m-°C @Température 0,000 – 540 °C | 9,72 µin/in-°F @Température 32,0 – 1000 °F | |
| La capacité thermique spécifique | 0,500 J/g-°C @Température 0,000 – 100 °C | 0,120 BTU/lb-°F @Température 32,0 – 212 °F |
| Thermique Conductivité | 16,3 W/mK @Température 100 °C | 113 BTU-po/h-pi²-°F @Température 212 °F |
| Point de fusion | 1370 – 1400 °C | 2 500 – 2 550 °F |
| Solidus | 1370 °C | 2500 °F |
| Liquide | 1400°C | 2550 °F |
| Température de service maximale, air | 870 °C | 1600 °F |
| 925 °C | 1700 °F |
* Les propriétés de l'acier inoxydable 316 ci-dessus sont extraites de MatWeb
Équivalents internationaux de l'acier inoxydable 316
L'acier inoxydable 316 est largement utilisé dans le monde entier, et chaque pays possède des nuances standard spécifiques. Pour vous aider à trouver les nuances équivalentes de l'acier inoxydable 316 dans différents pays, nous avons simplement répertorié quelques comparaisons courantes :
| Pays | Système standard | Grade comparable |
| États-Unis | ASTM / UNS | 316 (UNS : S31600) |
| Europe | FR | 1.04401 |
| Allemagne | VACARME | X5CrNiMo17-12-2 |
| Chine/International | GB/ISO | 06Cr17Ni12Mo2 |
| Japon | JIS | SUS316 |
Forms of 316 Stainless Steel
Plaques/Feuilles
Ce type d'acier inoxydable 316 est l'une des formes les plus basiques, se présentant sous forme de plaque plane. L'épaisseur d'une plaque est généralement supérieure à 6 mm, tandis que celle d'une tôle est généralement inférieure à 6 mm.
Cette forme présente une forte plasticité et peut être façonnée en différentes formes à l'aide de diverses méthodes de traitement de la tôle (pliage, emboutissage, soudage), ce qui la rend adaptée à la production continue à grande échelle.
Barres/tiges
Les barres ou tiges sont des matériaux en acier massif en forme de longues bandes, notamment des barres rondes, des barres carrées, des barres hexagonales, etc. Elles ont une résistance mécanique relativement élevée et sont couramment utilisées pour l'usinage, ainsi que pour les opérations de forgeage.
Les opérateurs peuvent les couper à différentes longueurs selon les spécifications des plans afin d'éviter le gaspillage. Des produits tels que des écrous, des boulons et des pièces usinées sur mesure peuvent être fabriqués à partir de barres d'acier inoxydable 316.
Tubes/Tuyaux
Les tubes ou tuyaux sont également de longues bandes d'acier, mais ils sont creux, ce qui les rend plus légers que les barres tout en conservant la même résistance.
Les tubes et tuyaux en acier inoxydable 316 sont parfaitement adaptés au soudage. Ils sont couramment utilisés dans des applications telles que les garde-corps, les châssis d'équipements mécaniques et les canalisations de transport de fluides.
Fils
Les fils sont des formes linéaires de très petit diamètre (0,1 à 10 mm), alliant haute résistance et excellente flexibilité. Parmi les produits couramment transformés figurent les ressorts, les vis, les fixations, etc.
L’acier inoxydable 316 et 316L peut-il être coulé ?
L'acier inoxydable 316 peut être coulé à l'aide de différentes méthodes de coulée. L'acier inoxydable 316, un alliage d'acier inoxydable commun avec une excellente résistance à la corrosion, une résistance à haute température et de bonnes propriétés mécaniques, est largement utilisé pour les pièces moulées dans des industries telles que le traitement chimique, la transformation des aliments et la marine.
L'avantage de l'acier inoxydable 316 utilisé dans le moulage ?
La coulée d'acier inoxydable 316 est un processus qui produit des composants en acier inoxydable 316, une nuance d'acier inoxydable austénitique connue pour sa meilleure résistance à la corrosion par rapport à l'acier inoxydable 304. Les caractéristiques des pièces moulées en acier inoxydable 316 comprennent :
- Résistance à la corrosion améliorée: comme l'acier inoxydable 316 contient du molybdène, il résiste aux piqûres et à la corrosion crevasse, ce qui le rend adapté aux applications marines, chimiques et autres applications corrosives.
- Haute résistance et ductilité: Les pièces en acier inoxydable 316 coulé présentent une bonne résistance et ductilité, ce qui leur permet de résister à diverses charges et contraintes sans se déformer ni se casser.
- Excellente formabilité: Semblable à Acier inoxydable 304, l'acier inoxydable 316 peut être facilement façonné en formes complexes, ce qui le rend idéal pour produire des composants moulés complexes.
- Résistance à la chaleur: Les pièces moulées en acier inoxydable 316 peuvent supporter des températures modérément élevées (jusqu'à environ 870°C) sans perte significative de propriétés mécaniques.
- Facilité de nettoyage: Les composants en acier inoxydable moulé 316 ont des surfaces lisses faciles à nettoyer et à entretenir, ce qui les rend idéaux pour les applications sanitaires, telles que la transformation des aliments, les produits pharmaceutiques et les équipements médicaux
Méthodes de coulée utilisées pour la coulée d'acier inoxydable
Le moulage de l'acier inoxydable utilise diverses méthodes, notamment :
- Moulage de précision (cire perdue): Il s'agit de réaliser un modèle en cire, de le recouvrir de céramique, de prélever le contenu du fondu suivi d'une immersion dans l'acier inoxydable en fusion.
- Moulage en sable: Des moules en sable avec des motifs pressés en acier inoxydable fondu sont utilisés.
- Moulage sous pression: Injection d'acier inoxydable en fusion haute pression dans des moules en aciers de formes complexes.
- Coulée continue: Coulage prolongé et continu de l'acier inoxydable en fusion dans les moules refroidis à l'eau pour de longues sections.
- Coulée centrifuge: Les moules utilisés pour filer l'acier inoxydable fondu en pièces cylindriques.
- Coulée sous vide: Coulée de précision sous vide pour minimiser la porosité.
Toutes ces techniques présentent certaines caractéristiques et sont choisies en fonction du nombre de pièces traitées, des propriétés requises, des volumes de production. La fonte d’acier inoxydable est très diversifiée car elle peut être utilisée dans différentes situations.
Le processus de moulage de l'acier inoxydable 316 et 316L
Le processus de coulée d'acier inoxydable comprend généralement les étapes suivantes :
- Création de motifs : Un motif du composant souhaité est créé, généralement en utilisant de la cire ou un matériau similaire. Ce modèle est une réplique exacte de la pièce à couler, y compris tous les détails et caractéristiques complexes.
- Assemblage du moule : Le motif est ensuite recouvert d'un matériau céramique réfractaire qui forme une coque autour de lui. Cette coque devient le moule de coulée de l'acier inoxydable.
- Suppression du motif : Une fois la coque en céramique durcie, le motif intérieur est retiré en le fondant ou en le dissolvant, laissant derrière lui un moule creux.
- Préchauffage du moule : Le moule en céramique est chauffé à haute température pour éliminer toute humidité résiduelle, renforcer le moule et faciliter un meilleur écoulement du métal lors de la coulée.
- Verser de l'acier inoxydable fondu : L'acier inoxydable est fondu dans un four et porté à la température de coulée appropriée. Le métal en fusion est ensuite soigneusement versé dans le moule en céramique préchauffé.
- Élimination des moisissures : Une fois l’acier inoxydable complètement solidifié, le moule en céramique est démonté pour révéler la pièce moulée.
- Finition: Le composant moulé en acier inoxydable peut nécessiter un traitement supplémentaire, tel que le meulage, l'usinage ou le polissage, pour obtenir la finition de surface et la précision dimensionnelle souhaitées.
- Traitement thermique (facultatif) : En fonction des exigences spécifiques de l'application, la pièce moulée en acier inoxydable peut subir un traitement thermique pour optimiser ses propriétés mécaniques, telles que la résistance, la dureté ou la ductilité.
- Contrôle de qualité: Enfin, la pièce moulée en acier inoxydable finie est inspectée pour déceler tout défaut ou écart par rapport aux dimensions et tolérances spécifiées. Cela peut impliquer une inspection visuelle, des techniques de tests non destructifs ou des mesures dimensionnelles.
Difficultés rencontrées lors du traitement de l'acier inoxydable 316
Il est difficile de traiter l'acier inoxydable 316 car cet acier a plus de dureté et de résistance que les autres, d'où la nécessité de techniques d'usinage et d'outillage spécifiques pour réduire l'achat d'outils et le durcissement du travail.
De faibles concentrations de molybdène peuvent provoquer un écrouissage pendant les processus de formage et nécessitent par conséquent un contrôle précis des paramètres de traitement afin d'éviter les fissures et les distorsions.
Le post-soudage thermique de l'inox 316 nécessite un traitement thermique strict pour éviter une sensibilisation de l'inox pouvant entraîner des risques de corrosion ultérieurs.
Le nettoyage doit être effectué tout au long du processus de traitement pour préserver sa résistance à la corrosion et des précautions très détaillées sont nécessaires pour arrêter la possibilité de défauts de surface ou de contaminations.
En résumé, l'acier inoxydable 316 présente d'excellentes propriétés. Cependant, davantage de soins doivent être apportés lors du traitement afin d'améliorer les performances et la qualité.
Applications courantes de l'acier inoxydable 316
L'acier inoxydable 316 est largement utilisé dans différents secteurs en raison de sa résistance à la corrosion bien connue, de ses performances mécaniques adéquates et de sa polyvalence.
Parmi les principales applications figurent les environnements marins, où il est couramment utilisé pour les accessoires et le matériel des bateaux sur les structures offshore en raison de sa résistance exceptionnelle à l'eau salée et à l'exposition aux chlorures.
L'acier inoxydable 316 est également le matériau le plus courant dans la transformation des aliments et des boissons. Il est fortement recommandé pour les équipements nécessitant une désinfection fréquente et résistants aux substances corrosives rencontrées pendant la production.
Sa biocompatibilité permet son application dans les domaines pharmaceutique et médical, notamment les instruments chirurgicaux et les dispositifs d’implantation.
Dans le secteur chimique, l'acier inoxydable 316 est largement utilisé dans les équipements de traitement. Il est également largement utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'architecture. Boîtiers en acier inoxydable Les équipements électriques constituent une application clé, soulignant la viabilité et les performances fiables du matériau dans de nombreux secteurs, même dans des conditions extrêmes et difficiles.
