Guide des matériaux en acier inoxydable : utilisation de l'acier inoxydable dans le prototypage rapide

L'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications grâce à sa polyvalence. Sa grande résistance à la traction, à la corrosion et à la rouille en fait un élément essentiel du prototypage rapide. Pour travailler avec l'acier inoxydable, il est essentiel de comprendre toutes ses propriétés. Il est donc nécessaire de disposer d'un guide de sélection des matériaux en acier inoxydable décrivant les différents types d'acier inoxydable, leurs nuances, leurs qualités et leurs utilisations.

Pour vous faciliter la tâche, cet article vous aidera à choisir le bon matériau en acier inoxydable. Il détaille les différentes nuances d'acier inoxydable, son fonctionnement et les différents types d'acier inoxydable que vous pouvez utiliser pour votre projet. Il vous donnera également une idée de la nuance d'acier inoxydable idéale pour un prototypage rapide.

Qu'est-ce que l'acier inoxydable ?

Propriétés des matériaux en acier inoxydable

Les éléments métalliques qui composent l'acier inoxydable jouent un rôle important dans ses propriétés chimiques et mécaniques. De ce fait, il est un matériau essentiel pour les méthodes de prototypage rapide, telles que l'usinage CNC et la fabrication de tôles. Les qualités de l'acier inoxydable dépendent de la nuance d'acier utilisée. Voici quelques propriétés générales de l'acier inoxydable, applicables à toutes les nuances d'acier.

Résistance à la corrosion

L'acier inoxydable contient du chrome, ce qui le rend très résistant à la corrosion. C'est l'une de ses propriétés les plus importantes, et c'est ce qui le rend utile dans de nombreux procédés de prototypage rapide, comme l'usinage CNC. L'acier inoxydable résiste également aux conditions chimiques et atmosphériques difficiles grâce à la composition des éléments.

Haute résistance à la traction

Une autre caractéristique importante de l'acier inoxydable est sa grande résistance à la traction. De ce fait, l'acier inoxydable est un excellent matériau pour la fabrication d'objets résistants à la pression et au poids.

Force et ténacité

L'acier inoxydable résiste aux frottements et aux chocs, même dans des environnements difficiles. Il est également résistant à l'énergie et ne se fissure ni ne se brise sous la pression.

Ductilité

L'acier inoxydable est très ductile et peut donc supporter les contraintes du processus de fabrication sans se déformer. De plus, l'acier inoxydable est dur et perd rapidement sa chaleur. Il est donc difficile à couper ou à façonner sans les outils appropriés. Toute reprise peut entraîner des dommages et un gaspillage de pièces.

Avantages de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications en raison de ses nombreuses propriétés utiles. Voici quelques-unes des raisons pour lesquelles il est utilisé dans différents secteurs.

• Résistance à la corrosionL'acier inoxydable étant un alliage, le chrome le rend résistant à la rouille. Il permet donc de fabriquer des articles résistants au chlore, aux alcalis et aux environnements acides sans rouiller. Différentes nuances d'acier inoxydable, telles que 416, 316, 440, 2205, etc., offrent une excellente résistance à la corrosion.
• Résistance à la traction. Les aciers inoxydables tels que les nuances 416 et 431 présentent une résistance à la traction supérieure à celle des autres métaux. En effet, ils peuvent supporter des poids et des contraintes plus importants, même à des températures très élevées ou très basses.
• Facilité d'entretien. L'acier inoxydable est facile à entretenir après sa fabrication, sa valeur à long terme est donc supérieure à son coût initial.
• Résistant à la chaleur. Les nuances d'acier inoxydable telles que le 2205 et le 416 résistent à l'entartrage dû aux températures élevées. Elles sont donc particulièrement adaptées à la fabrication d'articles exposés à des températures extrêmes.

Inconvénients de l'acier inoxydable

Cependant, l'acier inoxydable présente certains inconvénients, même si ses propriétés le rendent utile dans de nombreuses situations. Voici quelques inconvénients liés à son utilisation pour votre prochain projet.

• Cher. L'acier inoxydable contient des éléments d'alliage supplémentaires, tels que le nickel et le chrome. Cela le rend plus cher que les autres types d'acier. Ces éléments sont essentiels à sa résistance à la rouille. En raison de son mode de fabrication, le traitement de surface et le polissage de l'acier inoxydable sont également coûteux.
• Facile à salir. Les produits en acier inoxydable se salissent facilement, ce qui réduit leur attrait.
• Difficile à fabriquer. La fabrication peut s'avérer très complexe selon le type d'acier inoxydable utilisé. Il est donc important de connaître les différentes nuances d'acier inoxydable avant de choisir la bonne.

Différents types d'acier inoxydable

Avant de choisir la nuance d'acier inoxydable pour votre projet, il est important de comprendre les différents types d'acier inoxydable. Chaque type d'acier inoxydable possède des propriétés différentes. Ils constituent donc un bon choix dans certains cas. Vous trouverez ci-dessous les principaux types d'acier inoxydable et leurs nuances.

Acier inoxydable ferritique

Les aciers inoxydables ferritiques sont couramment utilisés dans les projets de construction car ils sont plus résistants que les autres types d'acier. Ils présentent la même structure cristalline cubique centrée (BCC) que le fer pur ou l'acier au carbone et contiennent davantage de fer et de chrome, ainsi que de faibles quantités d'autres métaux.

En raison de sa structure, l'acier inoxydable ferritique ne peut pas être durci par chauffage. Il est également moins coûteux. Lorsque l'apparence n'est pas un critère important, l'acier inoxydable ferritique est un bon choix.

Les différents types d'acier ferritique contiennent des éléments métalliques tels que le nickel, le manganèse, le silicium, le phosphore, le soufre et le titane. Voici une liste des nuances d'acier inoxydable les plus courantes issues de ces aciers :

• 409e année. Cet acier inoxydable ne rouille pas à des températures extrêmes et possède de bonnes propriétés mécaniques. Il est principalement utilisé dans les pots d'échappement automobiles et les bâtiments exposés à des températures élevées, etc.
• 4e année 16e année. Ce type d'acier ferritique est particulièrement adapté à l'usinage. Il est donc utilisé dans la fabrication de pièces usinées filetées, d'écrous, d'arbres de pompes et de moteurs, de vannes et d'engrenages.
• 430e année. L'acier inoxydable ferritique de nuance 430 est moins sujet à la rouille. Il est également résistant à la chaleur et à l'oxydation. C'est pourquoi cette nuance d'acier inoxydable est couramment utilisée dans la fabrication de produits alimentaires et ménagers.

Aciers inoxydables austénitiques

L'acier inoxydable austénitique, comme l'acier inoxydable 316, est l'une des nuances d'acier les plus connues du marché. Sa structure cristalline est cubique à faces centrées (FCC) et il contient de fortes teneurs en nickel et en chrome. De ce fait, il présente une excellente résistance à la corrosion et est amagnétique, notamment après recuit.

Grâce à leur teneur élevée en nickel et à leur résistance accrue après écrouissage, les aciers inoxydables austénitiques sont performants à basse température. De plus, ils peuvent être utilisés dans les industries agroalimentaire et manufacturière. Voici trois aciers inoxydables austénitiques couramment utilisés et leurs applications.

• 3e année 16. Le grade 316 est disponible en deux types : 316 et 316 L. Ces deux types sont faciles à travailler. Ils peuvent donc être utilisés dans l'industrie agroalimentaire et la production d'énergie pour la fabrication de produits grâce à des techniques de prototypage rapide.
• Niveau 304. Vous rencontrerez probablement ce type d'acier inoxydable. Ses matériaux non ferreux sont le nickel et le chrome. De ce fait, il est utilisé pour fabriquer des articles adaptés aux environnements marins. Il est notamment utilisé pour fabriquer des fixations, des tuyaux et des congélateurs utilisés dans l'industrie agroalimentaire.
• 310e annéeCet acier inoxydable est très résistant aux températures élevées. Il est utilisé comme matériau cryogénique dans les réservoirs de combustion grâce à sa grande résistance à la chaleur et à l'entartrage. De ce fait, il a d'autres applications.

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Aciers inoxydables martensitiques

Les aciers inoxydables martensitiques contiennent de grandes quantités de carbone (0,1% à 0,12%) et de chrome (10,5% à 18%) et sont magnétiques. En raison de leur forte teneur en carbone, ces aciers inoxydables nécessitent un chauffage et un refroidissement pour durcir.

Ils peuvent donc être utilisés dans des applications où la résistance mécanique, la solidité et l'usinabilité de l'acier inoxydable sont requises. Il existe de nombreux types d'acier inoxydable martensitique. Voici quelques-uns des plus couramment utilisés en prototypage rapide.

• 431e année. Parmi les aciers inoxydables martensitiques présentés ici, le grade 431 est le moins sensible à la rouille. Après un traitement thermique tel que le revenu, il devient dur et très résistant à la corrosion. C'est pourquoi il est souvent utilisé pour la fabrication de pièces destinées à l'eau douce.
• Niveau 440. L'acier de nuance 440 est disponible en trois variantes : 440a, 440b et 440c. Fabriqués à partir d'acier dur à haute teneur en carbone, ils ont subi un traitement thermique pour une solidité et une résistance à l'usure accrues. De plus, ils ne sont pas sensibles aux acides, aux alcalis ni à l'eau. Ils peuvent donc être utilisés dans de telles conditions.
• 4e année 16e année. Si vous souhaitez usiner de l'acier inoxydable, la nuance 416 est l'une des meilleures (usinabilité d'environ 85%). C'est donc un matériau important pour la fabrication d'arbres de moteur, de vis, d'écrous, de boulons, d'engrenages et de soupapes.

Acier inoxydable duplex

L'acier inoxydable duplex est un nouveau type d'acier inoxydable composé principalement d'éléments ferrite et austénite en quantités égales. Ce mélange présente une très grande résistance mécanique et à la corrosion, notamment à la corrosion par les chlorures.

Ils sont également résistants aux contraintes grâce à leur teneur élevée en chrome et en molybdène et à leur faible teneur en nickel. Cela les rend deux fois plus résistants que les autres types d'acier. Les aciers duplex sont économiques et couramment utilisés dans les applications offshore, le bâtiment et la construction. Ils sont disponibles en deux nuances :

• Niveau 2304. L'acier inoxydable 2304 est apprécié pour sa résistance à la rouille et sa grande résistance. Il est supérieur à l'acier inoxydable 316 car il ne contient pas de molybdène. C'est un matériau populaire pour la fabrication de produits destinés à l'industrie agroalimentaire.
• Niveau 2205. L'acier inoxydable de nuance 2205 présente les propriétés de l'acier inoxydable ferritique et austénitique. Il est très résistant à la rouille grâce à sa teneur élevée en molybdène et en chrome.

Acier inoxydable durci par précipitation

Les aciers inoxydables durcis par précipitation sont des aciers inoxydables austénitiques ou martensitiques. Ils peuvent également être traités thermiquement pour faciliter leur usinage, leur magnétisation et leur conférer une grande résistance. Les nuances d'acier inoxydable se distinguent par leur teneur en nickel et en chrome. Voici quelques nuances courantes d'acier inoxydable durci par précipitation.

• 17-4PH (17% chrome, 4% nickel)Cet acier inoxydable contient du chrome 17% et du nickel 4%. Grâce à sa grande résistance à la corrosion, il peut être utilisé dans de nombreuses applications alimentaires. Il est également utilisé pour usinage CNC plus grand applications, telles que la fabrication de pales de moteurs d’avion ou d’autres pièces mécaniques.
• 15-5 PH (15% chrome, 5% nickel). Le chrome 15% et le nickel 5% constituent cet acier inoxydable, qui présente les mêmes propriétés que ces deux matériaux. Il peut être utilisé dans la fabrication de nombreux composants, tels que des pièces d'avion, des vannes, des engrenages, des arbres, des pièces de puits de pétrole et des composants de réacteurs nucléaires.

Comment choisir la bonne nuance d'acier inoxydable

Il existe différents types d'acier inoxydable. De ce fait, il existe une variété d'options de base. Cependant, il peut être difficile de choisir la nuance d'acier inoxydable adaptée à votre projet. Cette section vous guidera donc dans le choix de l'acier inoxydable, en détaillant les différents facteurs qui vous aideront à choisir la nuance d'acier inoxydable à utiliser.

Considérez le processus de soudage

Les aciers inoxydables austénitiques conviennent à tous les procédés nécessitant un acier inoxydable soudable. En effet, ils contiennent peu de carbone.

Vous pouvez également souder des aciers inoxydables ferritiques tels que le 409 et le 430. L'acier martensitique, en revanche, ne convient pas au soudage car il est faible, se casse facilement et se fissure fréquemment.

Tenir compte de la formabilité

Les aciers austénitiques tels que les 316 et 304 et les aciers ferritiques tels que les 430 et 409 sont de bons choix pour les procédés nécessitant des aciers inoxydables faciles à former. Les aciers inoxydables martensitiques sont moins cassants et difficiles à former.

Résistance à la corrosion

Parmi les différents types d'acier inoxydable, l'acier inoxydable austénitique est très résistant à la corrosion grâce à sa teneur élevée en chrome et en molybdène. Il peut être utilisé en extérieur car il est insensible aux intempéries et autres facteurs. Les aciers ferritiques et martensitiques sont moins chers que les aciers austénitiques en termes de résistance à la corrosion.

Aptitude au traitement thermique

Le traitement thermique est un élément important à prendre en compte lors de la recherche de la nuance d'acier inoxydable adaptée à un projet. La martensite 17-4 PH peut être traitée thermiquement. Cependant, les aciers austénitiques et ferritiques ne supportent pas les températures élevées associées au traitement thermique.

Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques de l'acier inoxydable sont bien sûr très importantes lors du choix du bon acier. Il est important de prendre en compte des facteurs tels que la température, la résistance, la ténacité, la ductilité et l'extensibilité avant de faire votre choix.

Rentabilité et disponibilité

La qualité est un facteur essentiel dans le choix de la nuance appropriée. Vous pouvez opter pour une nuance facile à trouver, moins sujette à la corrosion, moins chère et de bonne qualité. L'acier austénitique est un bon choix en termes de qualité, mais il est plus difficile à trouver car plus cher que les autres types d'acier.

Utilisations et applications courantes de l'acier inoxydable

De nombreux secteurs industriels utilisent l'acier inoxydable de différentes manières. Voici quelques exemples d'utilisation de l'acier inoxydable dans le prototypage rapide de produits.

Industrie alimentaire

Les ustensiles de cuisine tels que les éviers, les couverts, les assiettes et les plats sont fabriqués en acier inoxydable. Il est adapté à cet usage car il ne rouille pas, ne se corrode pas et empêche la prolifération des micro-organismes.

domaine médical

Le domaine médical est un domaine d'utilisation important de l'acier inoxydable. Il peut notamment servir à la fabrication d'instruments chirurgicaux. Par exemple, il peut être utilisé dans les implants chirurgicaux pour la réparation des fractures osseuses et l'implantation d'instruments.

Industries aérospatiales et automobiles

Les pièces des avions et des automobiles sont fabriquées en acier inoxydable, un matériau important. L'acier inoxydable peut être utilisé dans ces domaines à condition d'être fabriqué correctement et avec précision.

Autres industries

L'acier inoxydable peut également être utilisé à d'autres fins, notamment pour la fabrication d'ustensiles de cuisine et de produits d'éclairage. Comme vous pouvez le constater, l'acier inoxydable est très polyvalent, ce qui est essentiel pour la fabrication de prototypes rapides, comme l'usinage CNC.

Conclusion

L'acier inoxydable est un matériau essentiel à la fabrication. Le choix de l'acier inoxydable dépend de nombreux facteurs, tels que sa nuance et ses propriétés. Cet article vous aidera à bien comprendre ces facteurs en vous expliquant comment choisir le bon acier inoxydable. Il présente les différents types d'acier inoxydable, leurs nuances et leurs caractéristiques, et vous guidera pour choisir l'acier qui vous convient.

FAQ

Pourquoi l’acier inoxydable ne rouille-t-il pas ?

Les propriétés antirouille de l'acier inoxydable proviennent des propriétés des métaux qui le composent. Grâce à la présence d'éléments tels que le chrome, l'acier inoxydable présente une excellente résistance à la corrosion.

Quel acier inoxydable est le meilleur ?

Selon vos besoins et votre emplacement, l’acier inoxydable de grade 316 est très résistant à la corrosion et constitue le meilleur choix pour l’exposition au chlore, aux produits chimiques et à l’environnement.

Combien de temps dure l’acier inoxydable ?

La durée de vie de l'acier inoxydable est relative, car elle dépend de son mode d'utilisation, de son lieu d'utilisation et des éléments qui le composent. En général, sa durée de vie varie de 20 à plus de 1 000 ans.