Guide ultime des propriétés de l'acier inoxydable 304

L'acier est un alliage obtenu par le mélange de différents métaux de base avec certains éléments d'alliage. Il existe de nombreux types d'aciers inoxydables aux propriétés différentes, mais ils ont tous un point commun : l'ajout de chrome, qui leur confère une résistance à la corrosion. L'un des types d'acier inoxydable les plus reconnaissables, l'acier inoxydable 304, est largement utilisé dans de nombreuses industries.

Cet article vous donnera un aperçu des propriétés de l'acier inoxydable 304. Cet article vous fournira une façon structurée de penser à ces propriétés afin que vous puissiez facilement comprendre les aspects essentiels de l'acier inoxydable 304. Après le pli, nous aborderons brièvement la composition, les propriétés physiques et les propriétés mécaniques.

Qu'est-ce que l'acier inoxydable 304 ?

L'acier inoxydable 304 est défini par la norme ASTM A240/A240M qui couvre les aciers inoxydables austénitiques renforcés par une solution solide de carbone ordinaire avec une résistance modérée à élevée, généralement utilisés dans les récipients sous pression à des températures supérieures à 260 °C (500 °F). L'acier inoxydable 304 est également connu sous le nom de "Acier inoxydable 18-8"car il contient généralement 18% de chrome et 8% de nickel en masse.

L'acier inoxydable 304 est l'un des aciers inoxydables austénitiques les plus couramment utilisés. Il présente une excellente résistance à la corrosion, une bonne aptitude au formage et d'excellentes propriétés mécaniques à des températures élevées. À l'état recuit, l'acier inoxydable 304 est non magnétique.

Composition de l'acier 304

La composition chimique de l'acier inoxydable 304 est contrôlée pour fournir des propriétés allant de bonnes à supérieures en termes de résistance à la corrosion et de solidité. Voici la composition de base de l'acier inoxydable 304 selon la norme ASTM.

Le fer	Cr	Ni	C	Mn	Si	P	S
Équilibre	18~20%	8~10.5%	≤0.08%	≤2%	≤1%	≤0.045%	≤0.03%

Impact de la composition sur les propriétés :

• Résistance à la corrosion : La teneur élevée en chrome (18-20%) permet le développement d'un film d'oxyde de chrome autoréparateur qui passive l'acier dans une large gamme d'environnements oxydants, y compris les acides et la corrosion atmosphérique.
• Structure austénitique : La teneur en nickel (8-10.5%) stabilise la phase austénitique cubique à faces centrées (FCC). Cela permet à l'acier inoxydable 304 d'être non magnétique et d'offrir une bonne ductilité, même à des températures cryogéniques.
• Soudabilité et résistance : La faible teneur en carbone (≤0,08%) minimise la formation de carbures de chrome et la corrosion localisée associée dans la zone affectée thermiquement de la zone soudée.

Propriétés de l'acier inoxydable 304

La compréhension managériale des caractéristiques physiques et mécaniques reste vitale pour l'examen des propriétés de l'acier inoxydable 304. Cette partie explore les caractéristiques individuelles qui déterminent les performances de l'acier inoxydable 304 ainsi que son domaine d'application.

Propriété	Valeur
Résistance à la traction	515 MPa
Limite d'élasticité	205 MPa
Élongation	70%
Module d'élasticité	193 GPa ~ 200 GPa
Module de cisaillement	86 GPa
Dureté	123 HB
Conductivité thermique	16,2 W/m-K
Densité	7,93 g/cm³
Magnétisme	Non magnétique

L'acier inoxydable 304 est-il magnétique ?

La question du magnétisme est souvent une source de perplexité pour les personnes qui s'intéressent à l'acier inoxydable 304. À l'état traité thermiquement, l'acier inoxydable 304 ne présente aucune propriété magnétique. Le travail à froid par des procédés tels que le laminage, le pliage et le formage introduit le magnétisme car il convertit une partie de l'austénite en une phase magnétique connue sous le nom de martensite. Des niveaux plus élevés de travail à froid conduisent à une transformation amplifiée du matériau.

Densité

La mesure de la densité de l'acier inoxydable 304 indique une valeur de 7,93 g/cm³. La valeur de la densité des aciers inoxydables austénitiques correspond à ce niveau spécifique qui détermine leurs propriétés de masse ainsi que leur résistance structurelle.

Conductivité thermique

À 20 °C, la conductivité thermique de l'acier inoxydable 304 est de 16,2 W/(m-K). L'acier inoxydable 304 convient parfaitement aux applications nécessitant un transfert de chaleur efficace en raison de ses propriétés de conductivité thermique dans les échangeurs de chaleur et les composants de chaudières.

Résistance à la traction

La résistance ultime à la traction (UTS) de l'acier inoxydable 304 atteint des valeurs d'au moins 515 MPa. Le matériau subit une contrainte maximale jusqu'à ce point avant de se rompre. La résistance élevée à la traction permet à l'acier inoxydable 304 de supporter de lourdes charges avant de se rompre, ce qui le rend idéal pour la conception de structures.

Limite d'élasticité

La limite d'élasticité minimale de l'acier inoxydable 304 est de 205 MPa. Le matériau commence à présenter une déformation permanente lorsqu'il est soumis à ce niveau de contrainte spécifique. Après avoir dépassé ce seuil, le matériau reste déformé de manière permanente lorsque la force extérieure est relâchée. Les concepteurs utilisent la limite d'élasticité comme un facteur essentiel pour empêcher les pièces de se déformer lorsqu'elles sont exposées à des forces opérationnelles.

Élongation

La valeur d'allongement de l'acier inoxydable 304 atteint 70% lorsqu'elle est mesurée sur une longueur de 50 mm (2 pouces). Ce matériau fait preuve d'une ductilité exceptionnelle grâce à son pourcentage d'allongement élevé qui permet une déformation avant la rupture. Les applications qui nécessitent une déformation du matériau par des méthodes de formage, de pliage ou d'étirement réussissent grâce aux propriétés de ductilité du matériau.

Dureté

La mesure de la dureté de l'acier inoxydable 304 par l'essai de dureté Brinell (HB) montre des valeurs qui ne dépassent pas 187. Le matériau présente le double avantage d'une protection contre l'usure et d'une malléabilité. L'acier inoxydable 304 conserve une dureté appropriée qui convient à de nombreux usages généraux pour lesquels une résistance modérée à l'usure est nécessaire.

Module d'élasticité

Le module d'Young élastique de l'acier inoxydable 304 se situe entre 193 GPa et 200 GPa. Le matériau présente une grande rigidité élastique ainsi qu'une résistance à la déformation élastique en raison de la valeur élevée de son module. L'application d'une charge permet à l'acier inoxydable 304 d'obtenir des structures stables en conservant sa forme.

Module de cisaillement

Le module de cisaillement (module de rigidité) de l'acier inoxydable 304 s'élève à 86 GPa. La résistance des matériaux mesurée par le module de cisaillement est obtenue par l'application parallèle d'une contrainte de cisaillement qui permet aux couches de matériaux de glisser l'une par rapport à l'autre. L'excellente résistance à la torsion de l'acier inoxydable 304 provient de son module de cisaillement élevé qui permet aux constructeurs de créer des structures solides et rigides utilisées pour les arbres, les fixations et les applications de tuyauterie.

Résistance aux chocs

L'évaluation de l'impact Charpy montre que l'acier inoxydable 304 obtient d'excellents résultats pour la détermination des propriétés de résistance à l'impact. Ce matériau absorbe bien l'énergie lors d'un impact brutal afin d'éviter tout dommage. Le maintien d'une bonne résistance aux chocs dans les applications devient essentiel car la fiabilité opérationnelle peut être atteinte lorsque des protocoles de sécurité sont mis en œuvre.

En conclusion, les applications industrielles adoptent l'acier inoxydable 304 car ce matériau présente des caractéristiques physiques fiables ainsi que des propriétés mécaniques supérieures. Le matériau est largement utilisé dans les travaux de construction, l'ingénierie automobile, les applications agroalimentaires et la production d'équipements médicaux parce qu'il présente un non-magnétisme à l'état recuit ainsi que d'excellentes propriétés de substrats mécaniques, de ductilité et de résistance aux chocs. Les propriétés précises servent de base pour déterminer les applications appropriées de l'acier inoxydable 304 et prolonger sa durée de vie opérationnelle.

L'acier inoxydable 304 rouille-t-il ?

Parmi les mécanismes de résistance à la corrosion, la couche active provient de l'acier inoxydable 304, car le chrome favorise la formation en surface de ce film d'oxyde protecteur. Le film protecteur de surface crée un bouclier qui sépare le métal de l'oxygène nocif, de l'humidité et des substances acides. Les propriétés de l'acier inoxydable 304 ne permettent pas de prévenir tous les types de corrosion dans des conditions environnementales particulières.

Mécanismes de corrosion

• Formation d'une couche passive : Une teneur en chrome supérieure ou égale à 18% dans les nuances 304 génère une couche d'oxyde adhérente par réaction à l'oxygène qui se maintient après endommagement de la surface.
• Corrosion par piqûres : Les fortes concentrations de chlorure présentes dans l'eau de mer détruisent la surface de la couche passive, ce qui entraîne une corrosion par piqûres localisée. Le risque de corrosion par piqûres augmente lorsque les niveaux de chlorure sont élevés, que la température est élevée et que la zone est mal ventilée.
• Corrosion par crevasses : Les espaces étanches tels que les interstices dans les fixations empêchent les agents corrosifs de s'échapper, ce qui accélère la dégradation localisée de la couche passive.

État de la rouille

• Environnements à forte teneur en chlorure : La corrosion par piqûres se produit dans des environnements où les niveaux de chlorure sont supérieurs à 35 ppm, tels que l'exposition à l'eau de mer et aux embruns salins, ainsi qu'aux sels de déverglaçage.
• Décroissance de la soudure : La dégradation des soudures se produit lorsque la chaleur de soudage entraîne la précipitation de carbure de chrome dans la zone affectée thermiquement, ce qui provoque un appauvrissement de la couche passive et une faiblesse du matériau.
• Dommages mécaniques : Le métal nu devient accessible lorsqu'un nettoyage inadéquat, des rayures de surface ou des abrasions mécaniques se produisent et permettent à la corrosion de commencer.

Grades équivalents d'acier inoxydable 304

ÉTATS-UNIS (ASTM)	Chine（GB）	Japon（JIS）	UE(EN)	Allemagne (DIN)	Russie (GOST)	ISO
304	06Cr19Ni10	SUS304	1.4301	X5CrNi 18-10	08Х18Н10	X5CrNi 18-10

Acier inoxydable 304 vs 304L

La principale différence entre les qualités 304 et 304L est due à la teneur en carbone, car cette variation contrôle les propriétés mécaniques ainsi que les caractéristiques de résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 304.

Différences de composition

• 304: Teneur en carbone ≤0,08% (max).
• 304L : Teneur en carbone ≤0,03% (max).

Résistance à la corrosion

La soudabilité de l'acier inoxydable 304L s'améliore car la faible teneur en carbone empêche les zones affectées par la chaleur de la soudure de développer des carbures de chrome et prévient ainsi la corrosion intergranulaire dans les environnements contenant du chlorure.

Un recuit thermique post-soudure doit être systématiquement effectué sur l'acier 304 pour empêcher la corrosion intergranulaire de se produire.

Résistance mécanique

La résistance à la traction de l'acier 304 atteint son point le plus élevé dans la plage de température de 800°F et 427°C parce qu'il contient 0,04 à 0,10 pour cent de carbone.

A température ambiante, la limite d'élasticité de 304L montre une réduction mineure par rapport à 304, mais les deux grades ont des propriétés de résistance de base similaires.

Soudabilité

Les constructions soudées situées dans des environnements corrosifs doivent utiliser la nuance d'acier 304L, car ce matériau présente une excellente protection contre la corrosion intergranulaire.

Les structures soudées non critiques fabriquées en 304 bénéficient d'une bonne soudabilité après que le recuit post-soudure soit devenu possible.

Propriété	Acier inoxydable 304	Acier inoxydable 304L
Résistance à la traction	515 MPa	485 MPa
Limite d'élasticité	205 MPa	170 MPa
Elongaiton	≥ 40%	≥ 40%
Dureté	123 HB	123 HB

Applications

304: Ce matériau est utilisé à des fins industrielles, notamment pour les équipements alimentaires et les ustensiles de cuisine, ainsi que pour les matériaux de construction et les composants structurels exposés à des zones de corrosion moyenne.

304L : Le matériau trouve sa place dans les sites nécessitant une résistance à la corrosion et des possibilités de soudage avancées dans les cuves sous pression, les échangeurs de chaleur et les systèmes d'équipements pharmaceutiques.

Les ingénieurs et les concepteurs choisissent les nuances d'acier inoxydable 304 appropriées en procédant à une analyse équilibrée des propriétés de résistance combinées aux caractéristiques mécaniques et aux exigences de coût pour des situations particulières.

Applications de l'acier inoxydable 304

L'acier inoxydable 304 présente des propriétés exceptionnelles qui lui permettent de trouver de nombreuses applications industrielles grâce à sa capacité à résister à la corrosion et à conserver sa forme, ainsi qu'à ses caractéristiques de résistance aux acides. Ce matériau convient à de multiples applications car il offre un service durable associé à des performances sanitaires et à des caractéristiques visuelles agréables.

Architecture et construction

• Éléments structurels : Les garde-corps, balustrades et escaliers en acier inoxydable utilisent le matériau 304 parce qu'il offre une résistance aux intempéries et un aspect visuel attrayant.
• Bardage et façades : Les facteurs environnementaux difficiles tels que le brouillard salin et la pollution n'affectent pas les murs rideaux et les systèmes de toiture grâce aux excellentes propriétés de résistance à la corrosion de l'acier inoxydable 304.

Secteurs de la chimie et de l'énergie

• Échangeurs de chaleur : Les échangeurs tubulaires et à plaques utilisés dans les installations pétrochimiques ont des propriétés de conductivité thermique qui leur permettent de résister à la formation de tartre.
• Réservoirs sous pression : Le stockage de produits chimiques corrosifs et de systèmes de gaz à haute pression nécessite un matériau à la fois ductile et résistant à la traction. C'est pourquoi les récipients sous pression sont spécifiés en 304.

Transport et automobile

• Systèmes d'échappement : Une combinaison de silencieux et de convertisseurs catalytiques pour les tuyaux d'échappement sont frappés par la corrosion par des températures de 870°C, 304 est la solution.
• Applications marines : Les fixations résistantes à l'eau de mer ou tout autre garde-corps ou équipement de navire, l'acier inoxydable 304 a la capacité de résister à la corrosion par les ions de chlorure.

Biens de consommation et d'équipement

• ustensiles de cuisine : Acier inoxydable 304 de qualité alimentaire répond aux normes de précipitation des métaux lourds spécifiées par l'ASTM et d'autres réglementations. Il peut être utilisé pour fabriquer des ustensiles de cuisine, des équipements de salle de bains, des meubles, etc.
• Art et design : La combinaison de l'acier inoxydable 304 se caractérise à la fois par une excellente maniabilité et un aspect agréable dans les installations de sculptures et les applications de signalisation et de construction architecturale.

Un tel aperçu organisé démontre que les propriétés de l'acier inoxydable 304 conduisent à des avantages de produit qui établissent son statut central dans les projets d'ingénierie.

Conclusion

Les propriétés de l'acier inoxydable 304 ont permis à ce type d'acier inoxydable d'être largement utilisé dans les industries, et les tuyaux en acier inoxydable 304, qui héritent des excellentes propriétés de l'acier inoxydable 304, ont également joui d'une grande popularité. Les propriétés de l'acier inoxydable 304 en font un choix économique pour les industries. Projets d'usinage CNC également.

Les bonnes propriétés de l'acier inoxydable 304 devraient s'étendre à l'avenir, car le développement des bâtiments écologiques et des énergies renouvelables ouvrira certainement de nouvelles applications pour l'acier inoxydable 304.

À propos de SogaWorks

SogaWorks est une plateforme en ligne tout-en-un pour les pièces mécaniques personnalisées, connectant plus de 1 000 usines de premier plan pour servir les startups et les grandes entreprises. Nous offrons des solutions de fabrication flexibles pour le prototypage rapide, les essais en petite quantité et la production à grande échelle avec des services tels que l'usinage CNC, l'impression 3D, la fabrication de tôles, la coulée d'uréthane et le moulage par injection. Grâce à son moteur de devis alimenté par l'IA, SogaWorks est en mesure de fournir des devis en 5 secondes, de trouver la meilleure capacité et de suivre chaque étape. Cela permet de réduire les délais de livraison et d'améliorer la qualité des produits.