Les aciers inoxydables peuvent être produits avec cinq structures cristallines distinctes : ferritique, austénitique, martensitique, duplex et durcissement par précipitation.

ferritique

Les aciers inoxydables ferritiques contiennent du fer, du carbone et entre 10,5 et 18 % de chrome. Ils peuvent contenir d'autres éléments d'alliage tels que le molybdène ou l'aluminium, mais généralement en très faible quantité. Ils ont une structure cristalline cubique centrée sur le corps (BCC) - la même que le fer pur à température ambiante.

En raison de leur structure cristalline, les aciers inoxydables ferritiques sont magnétiques. Leur teneur en carbone relativement faible produit une résistance proportionnellement faible. D'autres faiblesses du type ferritique comprennent une mauvaise soudabilité et une résistance à la corrosion réduite. Ils sont cependant souhaitables pour les applications d'ingénierie en raison de leur ténacité supérieure. Les aciers inoxydables ferritiques sont souvent utilisés pour les gaz d'échappement des véhicules, les conduites de carburant et les garnitures architecturales.

austénitique

Les aciers inoxydables austénitiques ont une structure cristalline cubique à faces centrées (FCC); ils sont composés de fer, de carbone, de chrome et d'au moins 8 pour cent de nickel. En raison de leur teneur élevée en chrome et en nickel, ils sont très résistants à la corrosion. Ils sont non magnétiques. Comme les aciers inoxydables ferritiques, les aciers inoxydables austénitiques ne peuvent pas être durcis par traitement thermique. Cependant, ils peuvent être durcis par travail à froid. La teneur élevée en nickel des aciers inoxydables austénitiques les rend capables de bien fonctionner dans les applications à basse température.

Les deux aciers inoxydables les plus courants, 304 et 316, sont tous deux des nuances austénitiques ; le principal moteur de la popularité des aciers inoxydables austénitiques est la facilité avec laquelle ils peuvent être formés et soudés, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans la fabrication à haut rendement.

Il existe de nombreux sous-groupes d'aciers inoxydables austénitiques, avec de grandes variations de teneur en carbone. Les propriétés sont encore améliorées par l'ajout d'éléments d'alliage tels que le molybdène, le titane et le cuivre.

Les aciers inoxydables austénitiques sont fréquemment utilisés pour produire des éviers de cuisine, des cadres de fenêtres, des équipements de transformation des aliments, des fours, des réservoirs de produits chimiques et des meubles de chantier extérieurs tels que des bancs et des bornes.

martensitique

Les aciers inoxydables martensitiques ont une structure tétragonale centrée (BCT). Ils contiennent 12 à 18 pour cent de chrome et ont une teneur en carbone plus élevée (0,1 à 1,2 pour cent) que les aciers inoxydables austénitiques ou ferritiques. Comme la structure ferritique BCC, BCT est magnétique. La principale distinction est que l'acier inoxydable martensitique peut être durci par traitement thermique en raison de sa teneur élevée en carbone. Cela le rend utile pour un certain nombre d'applications pour lesquelles l'acier inoxydable ferritique ne conviendrait pas, y compris les pièces aérospatiales, les couverts et les lames.

Les aciers inoxydables martensitiques sont très utiles dans les situations où la résistance de l'acier est plus importante que sa soudabilité ou sa résistance à la corrosion. Les aciers martensitiques trempés ne peuvent pas être formés à froid.

Duplex

Les aciers inoxydables duplex sont le type d'acier inoxydable le plus récent. Ils contiennent plus de chrome (19 à 32 %) et de molybdène (jusqu'à 5 %) que les aciers inoxydables austénitiques, mais nettement moins de nickel. Les aciers inoxydables duplex sont parfois appelés austénitiques-ferritiques car ils ont une structure cristalline hybride ferritique et austénitique. Le mélange à peu près moitié-moitié de phases austénitiques et ferritiques dans les aciers inoxydables duplex lui confère des avantages uniques.

Les nuances duplex sont un compromis : elles sont plus résistantes à la fissuration par corrosion sous contrainte que les nuances austénitiques, plus tenaces que les nuances ferritiques et environ deux fois plus résistantes qu'une forme pure de l'une ou l'autre. Le principal avantage des aciers inoxydables duplex est une résistance à la corrosion égale – et, dans le cas d'une exposition aux chlorures, supérieure – aux nuances austénitiques.

Un autre avantage important des aciers inoxydables duplex est la rentabilité - la résistance et la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable duplex sont obtenues avec une teneur en alliage inférieure à celle des nuances austénitiques équivalentes.

Les aciers inoxydables duplex sont régulièrement utilisés pour produire des pièces pour des applications exposées au chlorure comme le dessalement, la cueillette des aliments et la pétrochimie.

Durcissement par précipitation

Les aciers inoxydables à durcissement par précipitation peuvent avoir une gamme de structures cristallines, mais ils contiennent tous à la fois du chrome et du nickel. Leurs caractéristiques communes sont la résistance à la corrosion, la facilité de fabrication et une résistance à la traction extrêmement élevée avec un traitement thermique à basse température.

Les alliages austénitiques durcissables par précipitation ont pour la plupart été remplacés par des superalliages à plus haute résistance, cependant les aciers inoxydables semi-austénitiques durcissables par précipitation continuent d'être utilisés dans les applications aérospatiales, et même appliqués à de nouvelles formes.

Les aciers inoxydables martensitiques durcissables par précipitation sont plus résistants que les nuances martensitiques ordinaires et sont fréquemment utilisés pour produire des barres, des tiges et des fils.