Acier inoxydable 18/10 : un guide complet pour les ingénieurs et concepteurs en mécanique

L'acier inoxydable est considéré comme la pierre clé de l'ère de l'ingénierie moderne en raison de son ensemble unique de propriétés et de sa large utilisation. Il constitue une variété de qualités classées en fonction de leurs propriétés et de leur coût. Dans cet article, nous nous concentrerons principalement sur l’acier inoxydable 18/10, connu pour ses propriétés exceptionnelles. Ainsi, que vous soyez ingénieur en mécanique ou concepteur, vous serez en mesure de prendre une décision éclairée concernant la sélection de cette nuance pour l'application souhaitée.

Figure 1 : 18/10 SS

Qu'est-ce que l'acier inoxydable 18/10 ?

Il s'agit d'un alliage d'acier inoxydable de haute qualité qui constitue des éléments d'alliage majeurs tels que le chrome et le nickel. Les principales propriétés comprennent une résistance élevée à la corrosion ainsi qu’une durabilité et un aspect esthétique. De plus, ses principales applications résident dans les domaines médicaux, des ustensiles de cuisine et d’autres composants structurels.

Lien YouTube :

https://www.youtube.com/watch?v=0fKAFys9238&pp=ygUVMTgvMTAgc3RhaW5sZXNzIHN0ZWVs

L'acier inoxydable 18 10 est-il bon

C'est un matériau apprécié pour ses propriétés et sa variété d'applications. Les industriels et les ingénieurs classent ce matériau dans la bonne catégorie pour plusieurs raisons mentionnées ci-dessous :

• Résistance à la corrosion supérieure
• Résistance et durabilité améliorées
• Excellente fabrication

L'acier inoxydable 18/10 est-il sûr

La qualité SS 18/10 est considérée comme un matériau sûr. Cela peut être analysé en raison de son utilisation très demandée dans les instruments médicaux ainsi que dans les équipements de transformation des aliments. En dehors de cela, vous trouverez ci-dessous la liste de ses caractéristiques qui prouvent en outre sa sécurité d’utilisation :

• Composition non réactive
• Résistance à la corrosion
• Sécurité du nickel et du chrome

L'acier inoxydable 18/10 est-il magnétique ?

La nuance 18/10 SS est classée parmi les aciers inoxydables austénitiques, ce qui signifie qu'elle est de nature non magnétique. En dehors de cela, la présence d’une quantité adéquate de nickel dans sa composition ne permet pas à l’austénite de se transformer davantage en structure ferritique ou martensitique (toutes deux de nature magnétique). Par conséquent, adapté aux applications où les propriétés magnétiques ne sont pas requises [8] [9].

Quelles sont les formes courantes de matériaux en acier inoxydable 18/10 ?

Ce matériel existe sous diverses formes répertoriées ci-dessous :

• Feuilles et plaques
• Barres et tiges
• Tubes et tuyaux
• Fils
• Feuille
• bobines
• Angles et canaux

Normes matérielles

La qualité SS 18/10 est également liée à plusieurs normes internationales et régionales répertoriées ci-dessous :

ASTM

• A240 / A240M
• A480 / A480M
• E8/E8M

EN

• 10088-2

ISO

• 15510
• 3651-2

EN

• 10204

EU

• REACH
• RoHS

AISI/UNS

• 304 / 304L
• S30400

Avantages et inconvénients de l'acier inoxydable 18/10

18/10 SS, en fonction de ses propriétés et de ses performances, il présente quelques avantages et inconvénients mentionnés ci-dessous :

À quoi sert l’acier inoxydable 18/10 : applications et pièces

Ce matériau a de nombreuses applications tant dans le secteur commercial qu'industriel. Certaines des applications sont répertoriées ci-dessous :

• Bols à mélanger
• electromenager
• Équipement de stérilisation
• Dispositifs médicaux
• Réservoirs et conteneurs
• Échangeurs de chaleur
• Composants d'avion

Figure 2 : Applications SS 18/10

Lien YouTube :

https://www.youtube.com/watch?v=EWic3R6Zsck&t=260s&pp=ygUVMTgvMTAgc3RhaW5sZXNzIHN0ZWVs

Pièces communes en acier inoxydable 18/10 usinées CNC

La qualité SS 18/10 est facile à fabriquer grâce à laquelle elle peut être usinée CNC. Les pièces usinées CNC courantes en acier inoxydable 18/10 sont mentionnées ci-dessous :

• Engrenages et pignons
• Arbres et broches
• Fixations et quincaillerie
• Vannes et raccords
• Implants médicaux
• Instruments chirurgicaux

Les couverts en acier inoxydable 18/10 sont-ils bons ?

La qualité SS 18/10 est un choix compétitif pour les couverts en raison des qualités et des caractéristiques qu'elle possède. Premièrement, il est durable et durable en raison de sa résistance à la corrosion, offrant une protection contre les produits chimiques nocifs et une meilleure résistance, ce qui le rend moins susceptible de se briser. Deuxièmement, la flexibilité dans la conception et la finition brillante en font un choix idéal pour l’apparence esthétique. Enfin, il est relativement facile à entretenir et à entretenir.

Composition et microstructure

La composition et la microstructure de tout matériau sont les caractéristiques les plus importantes de tout matériau, car elles déterminent ses propriétés et son utilisation. Vous trouverez ci-dessous la composition ainsi que la microstructure que le grade SS 18/10 acquiert :

Composition chimique

Tableau 1 : Composition chimique

Le rôle de chaque élément dans la modification de ses propriétés est discuté dans le tableau ci-dessous :

Tableau 2 : Rôle des éléments

Microstructure : Structure cubique austénitique à faces centrées (FCC)

La microstructure de qualité SS 18/10 comprend du FCC qui présente des caractéristiques fortes et un impact majeur sur ses propriétés décrites ci-dessous :

Caractéristiques:

• Réseau cristallin cubique à faces centrées (FCC)

• La disposition atomique est telle que chaque atome se trouve au coin ainsi qu'au centre de chaque face cubique.
• Assure la stabilité et une densité élevée
• Résistant à la déformation sous charge.

• Non-magnétique

• L'arrangement atomique résiste à la rotation d'un colorant électronique non apparié pour lequel le moment magnétique n'est pas établi.
• Bénéfique pour les applications non magnétiques.

• Bonne ductilité et ténacité

• Ductilité exceptionnelle qui leur permet de modifier sa forme sans compromettre leur résistance.
• Leur capacité à absorber l’énergie sous forte contrainte en fait un matériau plus résistant.

Influence sur les propriétés :

La structure FCC contribue à la résistance à la corrosion et à la ductilité

• Cette structure FCC étroitement emballée augmente la résistance à la corrosion du grade 18/10 SS.
• Formation d'une couche protectrice d'oxyde de chrome qui permet à ce matériau de résister à des conditions environnementales agressives et difficiles.

Le nickel stabilise la phase austénitique, empêchant les transformations de phase et la fragilité

• Le nickel est un élément d'alliage essentiel dans le SS 18/10 qui stabilise la phase austénitique à température normale, empêchant la transformation de l'alliage en une phase différente qui peut compromettre ses propriétés.
• Évitez la fragilité qui pourrait entraîner la rupture du matériau sous un impact important.
• Cette qualité montre que l'alliage est fiable et polyvalent.

Résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 18/10

Ce matériau est connu pour son excellente résistance à la corrosion grâce à la présence de chrome et de nickel dans sa composition en pourcentage. Vous trouverez ci-dessous une brève description de la façon dont il réagit sous certains types de corrosion :

Corrosion atmosphérique

Le métal exposé à une certaine atmosphère principalement naturelle sans aucune immersion liquide entraîne une corrosion atmosphérique. La couche d'oxyde de chrome agit comme une barrière protectrice qui permet au SS 18/10 de faire face à de telles conditions environnementales, notamment l'humidité et la présence de polluants réactifs.

Corrosion aqueuse

Les métaux qui sont principalement en contact avec l’eau ou toute autre solution aqueuse entraînent une corrosion appelée corrosion aqueuse. Dans ce cas également, la couche protectrice d’oxyde offre une résistance à l’eau corrosive. Cependant, des mesures doivent être prises contre l’eau de mer et les températures élevées.

Corrosion à haute température

Lorsque le métal est exposé à des températures élevées et à d’autres conditions agressives telles que la présence d’oxygène et d’autres gaz réactifs, cela entraîne une corrosion à haute température. La qualité SS 18/10 offre une résistance exceptionnelle à de telles conditions.

Environnements chimiques spécifiques

Les couches stables d'oxyde de chrome offrent une résistance à la corrosion contre de tels environnements chimiques, ce qui les rend adaptées aux applications industrielles, notamment dans le secteur pharmaceutique. Pourtant, des mesures appropriées doivent être prises contre certains produits chimiques qui sont :

• Acides
• Alcalis
• Solvants organiques

Propriétés mécaniques de l'acier inoxydable 18/10

Toute l'intégrité structurelle repose sur les propriétés mécaniques du matériau. La nuance SS 18/10 possède de bonnes propriétés mécaniques qui sont brièvement décrites une par une :

Résistance à la traction

18/10 SS démontre un résistance à la traction comprise entre 520 et 690 MPa, ce qui indique sa capacité à résister aux forces de traction. Cependant, elle diminue à haute température en raison de changements microstructuraux.

Résistance au rendement

Cette nuance d'acier présente une limite d'élasticité de 210 à 570 MPa, démontrant sa capacité à supporter des contraintes mécaniques sans se déformer de façon permanente, mais cette propriété est compromise à des températures élevées.

Élongation

Peut s'allonger jusqu'à 40 à 60 %, démontrant sa capacité à se déformer avant la rupture, mais dans des conditions de température élevée, cette propriété est remise en question en raison des contraintes thermiques.

Dureté

Cette nuance d'acier inoxydable a une dureté qui se situe généralement entre 85 et 95 HRB à température ambiante. Cependant, diminue à température élevée, mais moins que les autres SS.

La résistance aux chocs

Posséder une bonne résistance aux chocs dans des conditions ambiantes, mais difficile avec l'augmentation de la température en raison de l'effet de fragilisation dans des conditions inférieures à zéro.

Résistance à la fatigue

Élevé à température ambiante, prouvant son capacité à résister à une charge cyclique, mais pourrait être minimisée lorsqu'elle est exposée à des cycles thermiques qui pourraient entraîner des changements structurels.

Ténacité

La qualité SS 18/10 possède une ténacité élevée à la fois à température ambiante et à température élevée.

Résistance à l'usure

Ce matériau acquiert une résistance modérée à l'usure. De plus, son comportement à température élevée dépend de la qualité de l’état de surface ainsi que des conditions de lubrification.

stabilité dimensionnelle

Stabilité dimensionnelle exceptionnelle conservant sa forme à température normale mais pouvant être affectée à des températures élevées en raison de la dilatation thermique.

Propriétés physiques de l'acier inoxydable 18/10

Ce matériau de qualité possède de bonnes propriétés physiques, mais il peut être affecté par des facteurs tels que la température et la composition. Il convient donc de prendre les mesures nécessaires pour contrer ces facteurs. Vous trouverez ci-dessous une brève explication des propriétés physiques de la qualité SS 18/10 :

Densité

Le grade SS 18/10 a une densité de 7.9 g/cm³ ayant une forte influence sur sa stabilité structurelle.

Conductivité thermique

Ce matériau présente une faible conductivité thermique d'environ 16.3 W/m·K, ce qui le rend moins adapté aux applications résistantes à la chaleur que les autres aciers inoxydables.

Conductivité électrique

Le 18/10 SS a une conductivité électrique de 1.45 MS/m, ce qui en fait un mauvais conducteur électrique. Par conséquent, convient uniquement aux applications non conductrices.

Dilatation thermique

Il comprend un coefficient de dilatation thermique modéré qui est de 16.5 x 10^-6 /°C environ à température ambiante.

Propriétés magnétiques

Il est de nature non magnétique en raison de sa structure authentique. Par conséquent, applicable uniquement aux applications non magnétiques

Fabrication et processus de l'acier inoxydable 18/10

18/10 SS possède une bonne formabilité, soudabilité et usinabilité, ce qui les rend essentiels à la fabrication et au traitement. Certaines méthodes courantes sont décrites ci-dessous :

Mise en forme

Ce matériau peut être formé facilement et peut donc être transformé dans la forme souhaitée en fonction des besoins. Les principales méthodes utilisées pour le formage sont :

• Laminage à froid
• Laminage à chaud
• Dessin profond

Soudage

Il s'agit d'un processus courant qui consiste à assembler des pièces SS pour créer une structure vaste et complexe. Les techniques de soudage courantes utilisées pour souder la qualité SS 18/10 sont :

• Soudage TIG
• Soudage MIG
• soudage par points

Usinage

Retrait du matériau SS 18/10 inutile du produit pour obtenir la finition et la forme de surface souhaitées. Elle implique plusieurs opérations dont le tournage, le fraisage, le perçage, le taraudage et vice versa.

Meulage

Un processus utilisé pour acquérir une finition de surface brillante et polie de qualité SS 18/10. Plusieurs techniques de broyage pourraient être utilisées :

• Rectification de surface
• Rectification cylindrique
• Rectification sans centre

Processus de traitement thermique pour l'acier inoxydable 18/10

La qualité SS 18/10 peut être traitée thermiquement. Vous trouverez ci-dessous le tableau présentant les processus et leur influence sur ce matériau :

Tableau 3 : Procédés HT 18/10 SS

Finition de surface

18/10 SS peut fournir une finition de surface exceptionnelle qui conduit à sa nettoyabilité et à sa haute résistance à la corrosion.

Résumer les différences entre les propriétés de l'acier inoxydable 18/10

Tableau 4 : qualité SS 18/8 vs 18/10

Considérations de conception pour les pièces CNC en acier inoxydable 18/10

Vous trouverez ci-dessous la brève description concernant la prise en compte des pièces de qualité SS 18/10 :

Matériaux équivalents SS 18/10

Tableau 5 : Matériaux équivalents

Rouille en acier inoxydable 18/10

Il convient d'envisager une telle conception qui puisse fournir la résistance à la corrosion nécessaire dans des conditions douces et agressives. De plus, les peintures et revêtements protecteurs pourraient également être bénéfiques.

Exigences mécaniques

Les composants doivent être capables de résister à la charge d’impact et à d’autres charges cycliques. Pour cela, un maximum de résistance et de durabilité doit être présent dans un matériau comme le SS 18/10.

Exigences de résistance à la corrosion

Le matériau doit être suffisamment capable de supporter un environnement corrosif doux et agressif afin d'éviter sa dégradation ou toute défaillance catastrophique.

Considérations relatives au traitement

La conception doit être telle qu'elle puisse modifier n'importe quelle forme, taille, stabilité dimensionnelle maximale.

Maîtrise des coûts

Le coût devait être pris en compte depuis la fabrication jusqu'au produit fini. Dans l’ensemble, la qualité SS 18/10 est moins chère et abordable pour les industriels.

AISI 18/10 VS Autres matériaux

La qualité SS 18/10 est suffisamment performante pour être comparée à d’autres qualités SS mentionnées comme suit :

Acier inoxydable 18/8 ou 18/10

Les deux ont sensiblement la même composition, à l’exception du nickel, mais offrent une bonne résistance à la corrosion et sont abordables.

Acier inoxydable 18/10 contre 304

Les deux qualités ont une composition différente ainsi que des propriétés telles que la résistance à la corrosion et la durabilité, tout en étant polyvalentes pour de nombreuses applications.

Acier inoxydable 18/10 ou 316

Légère différence de composition avec 2-3% Mo supplémentaires dans 316 SS. De plus, le 316 SS est plus adapté aux conditions environnementales agressives.

Acier inoxydable 201 contre 18/10

Le 201 SS est moins cher comparativement avec moins de Ni mais offre une faible résistance à la corrosion par rapport au grade SS 18/10.

Acier inoxydable 8/10 vs triple épaisseur

Le 18/10 SS est composé d'une seule couche de SS tandis que le Tri-Ply possède de l'aluminium dans son noyau entre les couches de SS, ce qui en fait un excellent choix pour les applications conductrices de chaleur.