Qu'est-ce que l'acier inoxydable austénitique, l'acier inoxydable martensitique, l'acier allié ?

Qu'est-ce que l'acier inoxydable austénitique ? Qu'est-ce que l'acier inoxydable martensitique ? Qu'est-ce que l'acier allié ? Ici, vous pouvez trouver la réponse.
En conception mécanique, nous utilisons souvent l'acier inoxydable austénitique et l'acier inoxydable martensitique car ils possèdent de bonnes propriétés physiques et mécaniques.
Par exemple : les aciers inoxydables austénitiques couramment utilisés AISI303 et AISI304 ont un module d'élasticité d'environ 200 et une résistance à la flexion de 190Mpa-230Mpa.
Les aciers inoxydables martensitiques couramment utilisés AISI420 et AISI440C ont un module d'élasticité de 215Gpa. Après traitement thermique par trempe et revenu du 420, la résistance à la flexion peut atteindre 345Mpa-1420Mpa. Après traitement thermique du 440C, la résistance à la flexion peut même atteindre 1900Mpa.
La trempe est le processus consistant à chauffer la pièce à 30-50°C au-dessus de la température critique d'austénisation, à la sortir après isolation, et à la refroidir rapidement dans l'eau.
Le revenu est le processus consistant à réchauffer la pièce trempée à moins de 727°C, à la sortir après isolation, et à la refroidir dans l'air, l'huile ou l'eau. En général, un revenu est nécessaire après trempe pour éliminer les contraintes internes et stabiliser la structure.

L'acier inoxydable austénitique est non magnétique et possède une bonne résistance à la corrosion, comme le 303, 304, 316, 202 et d'autres aciers inoxydables.

L'acier inoxydable martensitique est magnétique, mais sa résistance à la corrosion n'est pas aussi bonne que celle de l'acier inoxydable austénitique, comme le 420, 440, 410, 403 et d'autres aciers inoxydables.

Que ce soit du martensite ou de l'austénite, ils sont essentiellement formés à partir de fer pur avec des concentrations différentes de carbone ajouté à une certaine température.

Lorsque le fer pur est chauffé au-dessus de son point de fusion de 1538 degrés, il devient liquide.

Lorsque le fer pur commence à se refroidir dans un état liquide, il cristallise en cristaux ayant différentes structures selon les plages de température. (Le cristal fait référence au changement de l'état liquide en solide ; un cristal est un objet dont les atomes sont régulièrement disposés dans l'espace.)

Par exemple, entre le point de fusion et 1394 degrés, le fer cristallise en une structure cubique centrée sur les corps, appelée δ-Fe. Entre 1394 et 912 degrés, le fer cristallise en une structure cubique centrée sur les faces, appelée γ-Fe. Lorsque la température baisse en dessous de 912 degrés, il a également une structure cubique centrée sur les corps, appelée α-Fe.

Le fer dans les trois plages de température ci-dessus, δ-Fe, γ-Fe et α-Fe, peut également dissoudre du carbone, mais leur capacité à dissoudre du carbone est différente. Cela s'appelle une solution solide.

Le carbone dissous dans l'α-Fe est appelé ferrite Ferrite=F, et il conserve toujours la structure cubique centrée sur les corps. Le carbone dissous dans le γ-Fe est appelé austénite Austénite=Au, qui conserve toujours une structure cubique centrée sur les faces, et l'austénite possède une excellente plasticité, facilement transformable.

Cependant, comme l'intervalle atomique du γ-Fe est plus grand que celui de l'α-Fe, la concentration de carbone qu'il peut dissoudre est supérieure à celle de l'α-Fe.

La quantité maximale de carbone dissoute dans l'austénite est de 2,11 %, et la quantité maximale de carbone dissoute dans le ferrite est de 0,0218 %.

Que se passe-t-il si la fraction massique de carbone dépasse la limite de solubilité des deux ?

Le composé Fe3C sera formé, appelé cémentite : le contenu en carbone de la cémentite peut atteindre 6,69 %.

Lorsque la température est inférieure à 727 degrés, l'austénite se mélange avec d'autres structures pour former de nouvelles structures, et la plupart des aciers inoxydables que nous utilisons habituellement sont à température ambiante. À température normale, les structures formées par différentes concentrations de carbone dissout dans le fer sont différentes.

Par exemple, lorsque le contenu en carbone est inférieur à 0,0218 %, la structure formée à température ambiante est le ferrite.

Alors, d'où vient l'acier inoxydable austénitique ? Qu'est-ce qu'une alliage ?

L'acier au carbone est un alliage dont les principaux composants sont le fer et le carbone. Un alliage fer-carbone avec une fraction massique de carbone de 0,0218 % à 2,11 % est appelé acier. Parmi eux, l'acier au carbone avec une teneur en carbone inférieure à 0,25 % est appelé acier à faible teneur en carbone. L'acier au carbone avec une teneur en carbone de 0,25 % à 0,6 % est également appelé acier à carbone moyen. Lorsque la teneur en carbone est supérieure à 0,6 %, il est appelé acier à haut carbone.
À température ambiante, un acier au carbone avec des fractions massiques différentes formera de l'austénite lorsqu'il sera chauffé au-dessus de la température critique. Cette austénite a la particularité d'être isotherme dans différentes plages de température, ou de refroidir à différents moments. Un refroidissement à faible vitesse formera différentes structures.

La température critique est la température correspondant aux lignes A3, Acm et A1 dans le diagramme de phase fer-carbone. Elle représente la température à laquelle les fractions massiques différentes de carbone commencent à se transformer en austénite lorsqu'elles sont chauffées. Par exemple, l'acier au carbone avec une structure de perlite à température ambiante sera chauffé à 727 degrés, à partir de là, l'austénite commence à se former.
Par exemple, pour un acier au carbone avec un taux de carbone de 0,77 %, la perlite se formera isothermiquement entre la température critique de 727 degrés et 560 degrés, la bainite se formera isothermiquement entre 560 degrés et Ms, et entre Ms-Mf, la martensite se forme isothermiquement.

Un alliage fait référence à un élément métallique combiné avec d'autres éléments pour former une substance possédant des propriétés métalliques.
Par exemple, les fenêtres en alliage d'aluminium de votre maison sont constituées d'aluminium, de magnésium et de silicium. Le corps principal du robinet de cuisine est généralement un alliage de cuivre, composé principalement de cuivre et de zinc, et contient également une petite quantité de plomb.

Les alliages lithium-aluminium AL-Li8090 et les alliages de titane sont souvent utilisés dans les structures d'avions en raison de leur grand rapport entre la résistance et la densité.