Inox : généralités et idées reçues

L'INOX ou "acier inoxydable" est un alliage composé principalement de fer ainsi que d'autres éléments minéraux et chimiques, en différentes proportions. Le fer est combiné à divers autres éléments par des procédés thermiques et chimiques (la sidérurgie) pour produire les fontes et les aciers, au nombre desquels les aciers inoxydables.
La distinction entre les différents alliages de fer se base principalement sur la proportion de carbone : le taux de carbone des fontes est > 2% et celui des aciers < 2%.

Quelques généralités...

Composition des inox

Les INOX ou "acier inoxydable" sont des alliages d'acier et de 10,5% minimum de chrome (Cr), de nickel (Ni) et parfois de molybdène (Mo), en proportions variables. On peut trouver d'autres éléments suivant les caractéristiques recherchées. A noter également que la teneur en carbone, pour un inox, doit rester inférieure à 1,2%.

• Le CHROME (>10,5%) est l'élément qui confère à l'inox sa résistance à la corrosion, en formant en surface du matériau une couche passive d'oxyde de chrome, qui le protège de l'agression de l'environnement. Il est communément admis que le niveau minimal d'inoxydabilité est acquis avec 12 % de chrome, mais certaines nuances sont inoxydables dès 10%.
• Le NICKEL participe à la résistance à l'oxydation tout en conférant de plus grandes qualités mécaniques.
• Le MOLYBDÈNE apporte une plus grande résistance chimique et thermique.

Les alliages inox sont très divers, suivant leur composition et mode de fabrication, on distingue quatre nuances principales :

• Ferritique : composé de fer et de chrome, carbone < 0,1%
• Martensitique : fer et chrome, carbone > 0,1%
• Austénitique : l'une des nuances les plus courantes, composé de fer, chrome et de nickel, avec ou sans ajout de molybdène et moins de 0,1% de carbone.
• Duplex ou austéno-ferritique : composé de fer, chrome, nickel et molybdène, il est produit suivant un procédé thermique en plusieurs phases.

Classification

Les inox se classifient suivant leurs taux respectifs de chrome et de nickel, puis en fonction des autres éléments présents. À noter que le duplex est le produit d'une sidérurgie spécifique.
Les principaux organismes de classification sont :

• L'ASTM (American Society for Testing Material).
• L'ISO (International Standard Organisation) qui regroupe, entre autres :
  • L'AFNOR (Association Française de NORmalisation)
  • Le DIN (Deutsches Institut für Normung),
  • L'ANSI (American National Standards Institute)
  • Le GOST-R (Russie)

Etats de livraison

L'inox est disponible sous différentes formes :

• Sous la forme finie ou moulée :
  Lors de la fabrication, l'alliage à l'état liquide est coulé dans un moule qui lui confère la forme de l'objet, qui ne nécessitera ensuite qu'une légère finition mécanique.
  L'agencement des molécules de l'alliage n'est pas contraint, des défauts (manque, paille) peuvent se produire.
  Ce mode de fabrication économique, très courant, est principalement dédié aux fabrications de qualité standard, dont l'aspect extérieur peut présenter la trace du moule (souvent à la cire perdue, dans du sable).
• Sous forme semi-finie ou forgée :
  L'alliage à l'état liquide est contraint, lors de son refroidissement, au travers de différentes machines qui lui donneront une forme simple (tôle, jais) tout en exerçant une forte pression qui provoque une organisation cohérente des molécules de l'alliage.
  Cet alliage, qui dispose de caractéristiques mécaniques supérieures, doit ensuite être usiné pour obtenir le produit final dont la finition est usuellement exempte des défauts habituellement visibles sur les inox moulés.
  Ce produit, plus cher, est généralement réservé aux applications de qualité élevée.

Les inox austénitiques les plus courants

L'inox est présent dans de nombreux secteurs industriels et dans les objets du quotidien, comme les ustensiles de cuisine, suivant les caractéristiques recherchées (ductibilité, soudabilité, dureté, résistance mécanique, résistance chimique, etc).

• L'une des nuances les plus communes est l'inox AISI 304L (le suffixe L indique un faible taux de carbone), c'est un inox austénitique forgé largement utilisé dans les équipements alimentaires (contenants, coutellerie), connu également sous l'appellation CrNi18/10 ou 18/10 ou encore 1.4306.
  NB : le préfixe AISI (American Iron and Steel Institute) est obsolète mais employé par habitude
• L'inox AISI 316 (1.4401) ou 316L (1.4404) est également un inox austénitique forgé, additivé de molybdène pour le rendre plus résistant chimiquement. On l'emploie en chirurgie, en marine, en agro-alimentaires et dans des équipements pétroliers.
• Un autre inox communément utilisé, notamment pour la réalisation d'éléments de robinetterie industrielle moulés, est le CF8M (1.4408 ou CrNiMo 19-11-2) dont la composition est proche (mais différente) du 316.
• On rencontre souvent, dans le domaine des inox ferritiques, le Cr17 (AISI 430), couramment utilisé dans l'électro-ménager, les éviers de cuisine.

Entretien des pièces en inox

Afin d’éviter les risques d’apparition de corrosion, il est conseillé d’entretenir régulièrement les pièces inox, en particulier si celles-ci sont installées en extérieur. En général, un simple nettoyage au jet d’eau suffira : il permettra de se débarrasser des dépôts pouvant faciliter l’oxydation (sel, agents chimiques…)

Les idées reçues

Idée reçue n°1 : l'inox ne rouille pas

Le fer, qui compose une part importante de l'inox, est connu pour rouiller : la présence d'oxygène provoque une oxydation friable et poreuse (la rouille) qui n'isole pas le matériau des agents oxydants, la rouille a tendance à s'aggraver avec le temps.
Le chrome présent dans l'inox réagit à l'oxydation en formant une mince couche d'oxyde étanche en surface du matériau, constituant une protection passive du matériau.
Cette couche protectrice se constitue spontanément en présence d'oxygène, à la surface du matériau, et se reconstitue généralement après l'usinage.
Lors d'agressions mécaniques et/ou thermiques importantes en milieu agressif, la reconstitution de la couche d'oxyde de chrome peut ne pas se produire correctement et permettre au fer contenu de s'oxyder localement, sous forme d'une rouille limitée. L'apport de fer extérieur peut également provoquer en surface un phénomène de rouille localisé (rouille galvanique).
Ce phénomène est généralement limité est se résout au moyen d'un nettoyage suivi d'une passivation : l'utilisation d'acide nitrique, par exemple, qui permet l'élimination des particules polluantes et la reconstitution de la couche d'oxyde de chrome en surface.

Idée reçue n°2 : l'inox n'est pas magnétique

Tout d'abord, il convient de préciser que seuls les inox austénitiques ont une caractéristique non magnétique. Les inox ferritiques, martensitiques et duplex réagissent à l'aimant, de manière plus ou moins puissante.
C'est la présence de nickel, en plus ou moins grande proportion, qui confère à l'inox austénitique sa propriété amagnétique.
Néanmoins, certaines opérations mécaniques (écrouissage) ou thermiques (soudage, basse température) peuvent altérer localement le matériau et le rendre martensitique donc magnétique. Cette altération, parfois non rémanente, peut être éliminée par une opération de recuit.

Idée reçue n°3 : corrélation entre les caractéristiques magnétiques et inoxydables de l'inox

Le non-magnétisme d'un inox tient avant tout à sa nuance (austénitique) mais également à l'absence d'altérations pouvant survenir lors de sa mise en œuvre et ne présume en rien de sa composition et notamment de sa teneur en chrome qui lui confère sa qualité inoxydable.
Il n'y a donc PAS DE CORRÉLATION entre le magnétisme éventuel et la qualité inoxydable de l'inox austénitique.

Article rédigé par Philippe DEQUÉKER, Spécialiste de la robinetterie industrielle