Tout sur l'acier 304 (propriétés, résistance et utilisations) (2024)

L'acier est un alliage - c'est-à-dire un métal fabriqué à partir du mélange d'éléments dits d'alliage dans un métal de base - et il fournit une colonne vertébrale assez littérale pour l'industrie moderne. L'acier est composé principalement de carbone et de fer, avec d'autres oligo-éléments qui peuvent donner aux aciers des propriétés uniques les uns des autres. Une classe d'aciers est connue sous le nom deaciers inoxydables, qui utilise du chrome pour réduire la corrosion habituelle subie par la plupart des matériaux à base de fer. Cet article explorera l'acier inoxydable le plus courant,acier 304, et étudiera ses propriétés physiques, mécaniques et de travail. Les concepteurs comprendront mieux ce qu'est ce matériau, comment il fonctionne et où l'acier 304 est appliqué dans l'industrie afin qu'ils puissent potentiellement sélectionner ce matériau pour l'utiliser dans leurs propres projets.

Propriétés physiques de l'acier 304

Les aciers inoxydables tirent leurs noms de l'American Iron & Steel Institute (AISI) et de la Society of Automotive Engineers (SAE), qui ont créé séparément leurs propres systèmes de dénomination pouralliages d'acieren fonction des éléments d'alliage, des utilisations et d'autres facteurs. Les noms d'acier peuvent prêter à confusion, car le même alliage peut avoir des identifiants différents selon le système utilisé ; cependant, comprenez que la composition chimique de la plupart des mélanges d'alliages reste la même dans tous les systèmes de classification. Dans le cas des aciers inoxydables, ils sont souvent composés de 10 à 30 % de chrome et sont conçus pour résister à divers degrés d'exposition à la corrosion. Pour en savoir plus sur les différences entre les aciers inoxydables, n'hésitez pas à lire notre article sur lestype d'acier inoxydable.

L'acier de type 304 fait partie des aciers inoxydables 3xx ou des alliages qui sont mélangés avecchrome et nickel. Vous trouverez ci-dessous une décomposition chimique de l'acier 304 :

• <=0,08 % de carbone
• 18-20% de chrome
• 66.345-74% fer
• <= 2% manganèse
• 8-10,5 % de nickel
• <=0.045% phosphore
• <=0,03 % de soufre
• <=1 % de silicium

La densité de l'acier 304 est d'environ 8 g/cm³, ou 0,289 lb/po³. L'acier de type 304 se décline également en trois variétés principales : 304,304L, et les alliages 304H, qui diffèrent chimiquement en fonction de la teneur en carbone. Le 304L a le pourcentage de carbone le plus bas (0,03%), le 304H a le plus haut (0,04-0,1%) et le 304 équilibré partage la différence (0,08%). En général, le 304L est réservé aux gros composants de soudage qui ne nécessitent pas de recuit post-soudage, car les faibles pourcentages de carbone augmentent la ductilité. À l'inverse, le 304H est le plus utilisé à des températures élevées où la teneur accrue en carbone aide à préserver sa résistance à chaud.

L'acier de type 304 est austénitique, qui est simplement un type de structure moléculaire fabriqué à partir du mélange d'alliage fer-chrome-nickel. Il rend l'acier 304 essentiellement non magnétique et lui confère une faible résistance à la corrosion entre les grains grâce aux aciers austénitiques généralement à faible teneur en carbone. L'acier 304 se soude bien en utilisant la plupart des méthodes de soudage, avec ou sans charges, et il s'étire, se forme et tourne facilement.

Résistance à la corrosion et effets de la température

L'acier de type 304, étant l'acier inoxydable le plus populaire, est naturellement choisi pour sa résistance à la corrosion. Il peut résister à la rouille dans de nombreux environnements différents, n'étant principalement attaqué que par les chlorures. Il subit également une augmentation des piqûres à des températures chaudes (au-dessus de 60 degrés Celsius), bien que les qualités de carbone plus élevées (304H) atténuent considérablement cet effet. Cela signifie que l'acier 304 ne rouille principalement pas à des températures élevées, mais dans des solutions aqueuses où un contact continu avec des matériaux corrosifs peut user l'alliage. Les aciers 304 ne sont pas facilement durcis par traitement thermique, mais peuvent être recuits pour augmenter la maniabilité et travaillés à froid pour augmenter la résistance. Si la résistance à la corrosion est une priorité élevée pour un projet, le 304L est le meilleur choix car sa teneur réduite en carbone réduit la corrosion intergranulaire.

Propriétés mécaniques

Tableau 1 : Résumé des propriétés mécaniques de l'acier 304.

Le tableau 1 montre quelques propriétés mécaniques de base de l'acier 304. La section suivante détaillera brièvement chacun de ces paramètres et montrera comment ils sont pertinents pour les propriétés de travail de l'acier 304.

Les limites d'élasticité à la traction et à la traction ultimes sont une mesure de la résilience d'un matériau aux forces de traction (traction). La limite d'élasticité est inférieure à la résistance ultime, car la limite d'élasticité décrit la contrainte maximale avant que le matériau ne se déforme de manière permanente, tandis que la résistance ultime fait référence à la contrainte maximale avant rupture. Bien qu'il ne soit pas aussi solide que certains autres aciers disponibles, les résistances réduites permettent à ce métal d'être facilement façonné et manipulé sans trop de difficulté.

Le test de dureté Rockwell B est l'un des différents tests de dureté utilisés pour décrire la réponse d'un matériau à la déformation de surface. Un matériau plus dur ne se rayera pas facilement et est généralement plus fragile, tandis qu'un matériau plus mou se déformera sous une contrainte de surface locale et est généralement plus ductile. Plus la dureté Rockwell est élevée, plus le matériau est dur, mais dans quelle mesure dépend de la façon dont il se compare aux autres métaux sur la même échelle. L'acier 304 a une dureté Rockwell B de 70 ; pour référence, la dureté Rockwell B du cuivre, un métal mou, est de 51. En termes simples, l'acier 304 n'est pas aussi dur que certains de ses frères en acier inoxydable tels que l'acier 440 (voir notrearticle sur l'acier 440pour plus d'informations), mais reste solide en tant qu'acier à usage général résistant.

L'acier de type 304 a une gamme de modules élastiques, selon le type utilisé, mais ils se situent tous entre 193 et ​​200 GPa. Le module d'élasticité est une bonne mesure de la capacité d'un matériau à conserver sa forme sous contrainte et constitue un indicateur général de résistance. Comme pour la plupart des aciers, le module d'élasticité de l'acier 304 est assez élevé, ce qui signifie qu'il ne se déformera pas facilement sous contrainte ; cependant, notez qu'un module d'élasticité inférieur facilite l'usinage, donc 304 est souvent fabriqué pour avoir un module d'élasticité inférieur pour permettre un usinage facile.

Une mesure relativement obscure, mais néanmoins importante d'un matériau est la quantité d'énergie absorbée lorsqu'il est collé par une force importante, ce qui montrera comment il se fracture sous contrainte. Il est essentiel de savoir comment un matériau se rompra, car certaines applications souhaiteront un scénario de rupture plus ductile plutôt qu'une rupture plus fragile. Le test d'impact Charpy utilise un grand pendule qui se balance dans un spécimen d'acier encoché pour simuler ces conditions, où une jauge montrera la quantité d'énergie transférée du pendule dans le métal. Un faible score d'impact Charpy signifie que le matériau est généralement plus dur, où sa structure cristalline rigide se fracturerait plutôt simplement sous la force du pendule à haute énergie. L'acier 304 a un score d'impact Charpy élevé, ce qui signifie qu'il est généralement plus malléable et se pliera avant de se casser, absorbant une partie de l'impact. Cette valeur est une preuve supplémentaire que l'acier 304 est facile à travailler et à manipuler, où la rupture est moins probable dans des conditions stressantes.

Applications de l'acier 304

L'acier 304 est souvent appelé acier inoxydable "de qualité alimentaire", car il ne réagit pas avec la plupart des acides organiques et est utilisé dans l'industrie agroalimentaire. Son excellente soudabilité, sa usinabilité et sa maniabilité conviennent à ces aciers inoxydables pour les applications qui nécessitent un niveau de résistance à la corrosion ainsi qu'une certaine complexité. En conséquence, 304 a trouvé de nombreuses utilisations, telles que :

• Matériel de cuisine (éviers, couverts, crédences)
• Tubes de différents types
• Matériel alimentaire(brasseurs, pasteurisateurs, mélangeurs, etc.)
• Équipement de traitement pharmaceutique
• Des aiguilles hypodermiques
• Casseroles et poêles
• Matériel de teinture

ainsi que d'autres utilisations.

Grâce à cette liste, il est clair que l'acier 304 est efficace dans de nombreux domaines différents. Ses excellentes caractéristiques de travail, combinées à sa longue histoire et sa disponibilité en font un excellent premier choix lors du choix d'un acier inoxydable. Comme toujours, contactez votre fournisseur pour déterminer comment vos spécifications peuvent être respectées et pour voir si l'acier 304 est le bon métal pour le travail.

Résumé

Cet article a présenté un bref résumé des propriétés, de la résistance et des applications de l'acier 304. Pour plus d'informations sur d'autres produits, consultez notreguides supplémentairesou visitez lePlateforme de découverte de fournisseurs Thomaspour localiser des sources d'approvisionnement potentielles ou afficher des détails sur des produits spécifiques.

Sources:

1. https://www.academia.edu
2. http://web.mit.edu/1.51/www/pdf/chemical.pdf
3. http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=mq304a
4. http://web.mit.edu/ruddman/www/iap/materialslection.pdf
5. http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=ca486cc7cefa44d98ee67d2f5eb7d21f&ckck=1
6. https://bergsen.com/316-vs-304-stainless-steel/

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