Désignations alternatives de l'AISI 304
| Standard | ISO | FR | VACARME | AISI/SAE | UNS | JIS | GB (Chine) | BS | AFNOR |
| Désignation | X5CrNi18-10 | 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | S30400 | SUS304 | 0Cr18Ni9 (ancien) / 06Cr19Ni10 (nouveau) | 304S15, 58E | Z6CN18.09 |
L'acier inoxydable AISI 304 (0Cr18Ni9/1.4301/SUS304) est un alliage austénitique chrome-nickel de la série 18-8 offrant une excellente résistance à la corrosion en milieu oxydant et une bonne aptitude au formage et au soudage. Sa structure cubique à faces centrées reste amagnétique après recuit, mais peut devenir légèrement magnétique après écrouissage. Bien qu'adapté à l'agroalimentaire, à l'architecture et aux applications médicales, sa résistance aux chlorures est limitée par rapport à l'acier inoxydable 316. Ce matériau offre de bonnes propriétés mécaniques (résistance à la traction de 515 MPa, allongement de 40%) et peut être utilisé à des températures cryogéniques jusqu'à 425 °C à long terme. Les problèmes courants comme la corrosion intergranulaire peuvent être atténués par l'utilisation d'acier 304L à faible teneur en carbone ou par recuit de mise en solution. Disponible en différentes finitions de surface (2B, BA, n° 4), c'est la nuance d'acier inoxydable la plus utilisée au monde pour les applications générales.
Classification de base et structure cristalline de l'AISI 304
- Taper: Acier inoxydable austénitique (appartenant à la série 18-8 – 18% Cr, 8% Ni).
- Structure cristalline : Structure cubique à faces centrées (FCC), offrant une excellente ténacité et ductilité à basse et haute température.
- Microstructure: Après recuit de mise en solution, la structure est constituée d'une seule phase austénitique et est non magnétique (peut devenir légèrement magnétique après écrouissage).
Composition chimique de l'AISI 304
| Élément | Chrome (Cr) | Nickel (Ni) | Carbone (C) | Manganèse (Mn) | Silicium (Si) | Phosphore (P) | Soufre (S) | Fer (Fe) |
| Gamme % (poids) | 18,0–20,0 | 8,0–10,5 | ≤0,08 | ≤2,0 | ≤1,0 | ≤0,045 | ≤0,03 | Équilibre |
Propriétés mécaniques de l'AISI 304
| Propriété | Résistance à la traction | Limite d'élasticité (0,2%) | Élongation | Dureté (Brinell) | Dureté (Rockwell) |
| Valeur (état recuit) | 515 MPa (min) | 205 MPa (min) | 40% (min) | 201 HB (max) | 92 HRB (max) |
Propriétés physiques de l'AISI 304
| Propriété | Densité | Point de fusion | Conductivité thermique | Résistivité électrique | Perméabilité magnétique |
| Valeur | 8,0 g/cm³ | 1400–1450°C | 16,2 W/m·K (à 100 °C) | 0,72 μΩ·m | ~1,02 (non magnétique) |
Applications & Products
- Industrie alimentaire : Éviers de cuisine, couverts, cuves de brassage.
- Architecture: Panneaux décoratifs, rampes, brides, attaches.
- Médical: Instruments chirurgicaux, matériel hospitalier.
- Chimique: Réservoirs de stockage, tuyauterie (pour produits chimiques doux).
- Automobile: Systèmes d'échappement, composants de garniture.
- Ménage: Appareils électroménagers (réfrigérateurs, lave-vaisselle).
Aperçu des caractéristiques matérielles de l'AISI 304
Résistance à la corrosion :
- Excellent dans les environnements oxydants (par exemple, atmosphère, eau douce, acide nitrique).
- Bonne résistance aux acides organiques (par exemple, acide acétique, acide lactique) et aux milieux alcalins faibles.
- Limite : Sujet aux piqûres et à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) dans les environnements contenant du chlorure (Cl⁻) (par exemple, eau de mer, brouillard salin). Dans ce cas, l'acier inoxydable 316 contenant du molybdène est recommandé.
Maniabilité :
- Travail à froid : Peut être formé par laminage à froid, emboutissage, emboutissage profond, etc., mais présente un taux d'écrouissage élevé (un recuit intermédiaire peut être nécessaire).
- Travail à chaud : La plage de températures de formage à chaud est de 900 à 1 200 °C. Éviter une exposition prolongée à des températures entre 425 et 860 °C afin d'éviter la précipitation de carbure de chrome et la corrosion intergranulaire.
- Soudabilité : Bonne soudabilité ; les méthodes conventionnelles (TIG, MIG, soudage à l'arc) peuvent être utilisées. Un traitement thermique après soudage n'est pas nécessaire, mais l'apport de chaleur doit être contrôlé pour éviter la corrosion intergranulaire.
Traitement thermique :
- Recuit de mise en solution : chauffage à 1 010–1 120 °C suivi d’un refroidissement rapide (trempe à l’eau) pour dissoudre les carbures de chrome et restaurer la résistance à la corrosion.
- Recuit de détente : chauffage à 300–450 °C pour soulager les contraintes de travail à froid (n'affecte pas la résistance à la corrosion).
Traitement et nettoyage de surface
- Finition de surface: Les finitions courantes comprennent 2B (laminé à froid + recuit + décapé), BA (recuit brillant) et n° 4 (brossé), adaptées à différentes exigences décoratives ou fonctionnelles.
- Passivation: Améliore la densité de la couche superficielle d'oxyde de chrome (Cr₂O₃) à l'aide d'acide nitrique ou citrique, améliorant ainsi la résistance à la corrosion.
- Méthodes de nettoyage : Évitez les nettoyants contenant du chlore (comme l'eau de Javel). Il est recommandé d'utiliser des détergents neutres ou des lingettes imbibées d'alcool.
Adaptabilité environnementale
Performances à basse température : Maintient sa ténacité même à des températures d'azote liquide (-196°C), ce qui le rend adapté aux équipements cryogéniques (par exemple, les réservoirs d'azote liquide).
Performances à haute température :
- Limite d'utilisation à court terme : 870°C (environnement oxydant).
- Limite d'utilisation à long terme : 425°C (des températures plus élevées peuvent entraîner une sensibilisation due à la précipitation de carbure de chrome).
Comparaison de l'AISI 304 avec d'autres aciers inoxydables
| Propriété | 304 (0Cr18Ni9) | 316 (0Cr17Ni12Mo2) | 430 (1Cr17) |
| Alliage primaire | Cr-Ni | Cr-Ni-Mo | Cr (ferritique) |
| Résistance au chlorure | Modéré | Excellent (grâce à Mo) | Pauvre |
| Magnétisme | Généralement aucun (léger après un travail à froid) | Généralement aucun | Oui |
| Coût | Faible | Plus haut | Le plus bas |
Problèmes courants et solutions
Corrosion intergranulaire : Précipitation de carbure de chrome (Cr₂₃C₆) aux joints de grains après soudage ou exposition à haute température, conduisant à des zones appauvries en chrome.
- Solution : Utiliser des versions à faible teneur en carbone (304L, C ≤ 0,03%) ou effectuer un recuit de mise en solution.
Corrosion par piqûres : Perforation localisée dans les environnements chlorés.
- Solution : Passez à l’acier inoxydable 316 ou améliorez la passivation de surface.
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