Lors de la comparaison de l'acier en alliage et de l'acier inoxydable, un point de confusion commun survient: bien que l'acier inoxydable soit techniquement un type d'acier en alliage, il est souvent traité comme une catégorie distincte et comparé séparément aux autres options d'acier pendant la sélection des matériaux. Pourquoi est-ce et quel matériel devriez-vous choisir pour votre projet? Pour répondre à ces questions, il est utile de comprendre d'abord ce qu'est l'alliage d'acier et d'explorer les différents types qu'il comprend.
Comprendre l'acier en alliage
L'acier en alliage est un type d'acier qui contient plus d'un élément d'alliage, comme le chrome, le nickel, le molybdène, le vanadium et le manganèse, à la composition de base du fer et du carbone. Contrairement à en acier au carbone , qui se compose principalement de fer et de carbone, ces éléments ajoutés sont soigneusement sélectionnés et combinés dans des quantités variables pour fournir des propriétés spécifiques telles que une résistance accrue, une meilleure dureté, une résistance à l'usure améliorée ou une amélioration de la corrosion et de la résistance thermique.
Les éléments d'alliage les plus courants et leurs effets
Chrome (CR):Chromium's effects in alloy steel depend on its concentration. At low levels (0.5%~2%), it improves hardenability and strength by forming carbides and refining the grain structure. At higher levels (above 10%), chromium enables the formation of a dense and stable chromium oxide layer— primarily Cr₂O₃— on the steel surface, which effectively blocks oxygen, moisture, and other corrosive agents, thereby significantly enhancing corrosion resistance.
Nickel (ni): Also has an effect depending on the percentage. At lower percentages (roughly 1~5%), nickel increases the toughness and ductility of the alloy steel, indirectly enhancing its strength and impact resistance. At higher percentages (typically around 8~12% or more), it helps achieve excellent corrosion resistance while also ensuring good low-temperature toughness and ductility.
Molybdène (MO):Valued for its ability to strengthen steel at high temperatures. It increases hardness and helps steel resist softening during prolonged exposure to heat. Moreover, molybdenum improves resistance to localized corrosion, such as pitting and crevice corrosion, especially when combined with chromium.
Manganèse (MN): Helps form martensite during heat treatment, which increases strength and wear resistance. It also improves toughness and ductility, reducing the risk of cracking. Additionally, it acts as a deoxidizer by removing impurities and controlling sulfur— forming manganese sulfide (MnS) that prevents the formation of brittle microstructures.
Vanadium (v): Refines the grain structure of steel, resulting in higher strength, increased toughness, and improved wear and heat resistance. When combined with chromium, the alloy tends to have enhanced hardness while still retaining adequate formability, provided that the overall composition and processing are carefully controlled.
Tungstène (w): Forms stable carbides that improve alloy steel's strength, hardness, and wear resistance at high temperatures. This makes it a popular choice for tool steels and high-speed cutting tools.
Types d'acier en alliage
Les aciers en alliage sont disponibles dans une variété de grandes catégories. Ici, nous les décomposons dans le tableau ci-dessous.
Taper
Caractéristiques
Exemples
Aciers à alliage élevé
▪ Contain >5% alloying elements, commonly including chromium, nickel, and molybdenum.
▪ Some have exceptional corrosion resistance, especially in harsh environments (e.g., marine, chemical processing).
▪ Excellent mechanical properties in demanding engineering scenarios.
▪ Some types offer superior performance under high temperatures and pressures, such as heat-resistant steels.
▪ Many high-alloy steels, such as stainless steels, have high oxidation resistance, resulting in longer service life and lower maintenance.
▪ Contain <5% alloying elements, typically including molybdenum, chromium, manganese, silicon, boron, nickel, and vanadium.
▪ High strength and toughness.
▪ Generally good weldability and machinability.
▪ Cost-effective alternative for structural applications.
▪ Often used in mining and construction equipment due to their good strength-to-weight ratios.
▪ HSLA Steels
▪ Quenched and Tempered Steels (4340, A514)
▪ Pipeline Steels (API 5L X65, X70)
AFFAIRES DE TOLL
▪ A special type of alloy steel, used to make cutting tools, dies, molds, jigs and fixtures.
▪ Contain a relatively high carbon content (typically 0.5% to 1.5%), though some types, like hot work steels, may have lower carbon levels.
▪ Extremely hard and wear-resistant.
▪ Some types, such as high-speed and hot work steels, retain their properties at high temperatures.
▪ Long service life under high stress.
▪ High-Speed Steels (M2, M42)
▪ Cold Work Steels (D2)
▪ Hot Work Steels (H13)
MARAGIER AEDELS
▪ Ultra-high strength, low-carbon steel.
▪ Superior strength-to-weight ratio.
▪ Strengthened through precipitation hardening rather than carbon strengthening.
▪ Excellent toughness and ductility compared to conventional high-strength steels.
▪ Widely used in aerospace, high-performance machinery, and tooling applications.
▪ 18Ni (250, 300, 350)
▪ Co-based Maraging Steels
Comprendre l'acier inoxydable
Comme le montre le graphique ci-dessus, l'acier inoxydable relève de la catégorie d'acier à haut alliage. Il a une teneur élevée en chrome (≥10,5%), ce qui lui donne une forte résistance à la rouille. Selon ce que l'application a besoin, les fabricants ajoutent souvent des éléments comme le nickel, le molybdène, le titane et le cuivre pour améliorer encore sa résistance, sa résistance à la corrosion ou ses performances à des températures élevées. De plus, il a également une bonne formabilité, une apparence attrayante et une excellente durabilité. Cela le rend largement utilisé dans des industries telles que les soins de santé, la construction et les ustensiles de cuisine.
Types d'acier inoxydable
Il y a des centaines de notes en acier inoxydable, mais elles sont généralement classées en cinq catégories principales:
Taper
Caractéristiques
Notes communeset applications
Acier inoxydable austénitique
▪ Contains ≥16% chromium and 8-12% nickel，with high-nickel variants (e.g., 310S, 904L) containing up to 20-25% nickel.
▪ Non-magnetic (may become slightly magnetic after cold working).
▪ Excellent corrosion resistance, particularly in humid, acidic, and chemical environments.
▪ Can be strengthened through cold working (work hardening).
▪ Good ductility and weldability.
304 (18-8 en acier inoxydable):The most widely used stainless steel, common in food processing, construction, and chemical industries.
316: Higher corrosion resistance than 304, especially in marine and chemical environments.
310S:High-temperature resistant, used in furnaces and boilers.
Acier inoxydable ferritique
▪ Contains10-30% chromium, low carbon, and little or no nickel.
▪ Ferromagnetic.
▪ Moderate to good corrosion resistance, lower than austenitic stainless steel, but generally better than martensitic stainless steel.
▪ Cannot be hardened by heat treatment but can be strengthened through cold working.
▪ Have relatively low toughness, which limits their use in certain structural applications.
▪ Lower thermal expansion and good oxidation resistance.
430:Cost-effective with moderate corrosion resistance, used in kitchenware and automotive exhaust systems.
444:High-chromium variant, showing improved chloride resistance in water and plumbing systems.
446:High oxidation resistance, suitable for high-temperature environments.
Acier inoxydable martensitique
▪ Contains 11-18% chromium, with higher carbon content (0.1-1.2%).
▪ Fully Magnetic.
▪ Generally lower corrosion resistance compared to austenitic and ferritic stainless steels.
▪ Can be hardened by heat treatment (quenching & tempering).
▪ Offer reduced ductility and low weldability.
410:General-purpose martensitic stainless steel, used for wear-resistant and corrosion-resistant parts.
420: Used for surgical instruments, scissors, and bearings due to its high hardness.
440c: Higher carbon content, providing extreme hardness for high-end knives and bearings.
Acier inoxydable duplex
▪ Contains 18-28% chromium, 3.5 -5.5% nickel, and often includes molybdenum (Mo) and nitrogen (N) to enhance corrosion resistance and strength.
▪ A balanced duplex structure (-50% austenitic,- 50% ferritic).
▪ Higher strength than austenitic stainless steel (1.5 to 2 times).
▪ Excellent resistance to pitting and crevice corrosion.
▪ Better chloride stress corrosion cracking (SCC) resistance than pure austenitic stainless steels.
▪ Good fatigue resistance.
▪ Moderate ductility and weldability.
2205: The most common grade with high strength and corrosion resistance for marine and chemical industries.
2507 (en acier inoxydable super duplex): Designed for extreme corrosion resistance in seawater processing equipment.
Acier inoxydable durcissant les précipitations
▪ Contains 12-16% chromium, 3-8% nickel, and small amounts of copper, aluminum, and titanium for precipitation hardening.
▪ Strengthened by precipitation hardening (aging treatment).
▪ Offers high strength and good corrosion resistance.
▪ Higher strength than austenitic stainless steels, close to martensitic stainless steels, but with better toughness.
▪ Good weldability
17-4ph (630): The most commonly used PH stainless steel, ideal for high-strength, corrosion-resistant applications.
15-5ph: Similar to 17-4PH but with improved toughness.
Différences entre l'acier en alliage et l'acier inoxydable
Bien que l'acier inoxydable soit considéré comme un type d'acier en alliage et tous deux partagent les propriétés de base des alliages à base de fer, ils peuvent différer considérablement en termes de composition et de performances. Vous trouverez ci-dessous une comparaison générale de leurs principales différences.
Composition
L'acier en alliage contient un mélange de fer et divers éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel, le manganèse, le vanadium, le molybdène et le silicium. Les quantités et les types de ces éléments peuvent varier en fonction de la note de l'acier en alliage. En revanche, l'acier inoxydable est principalement composé de fer, de carbone et d'au moins 10,5% de chrome (en poids). La teneur élevée en chrome est ce qui donne à l'acier inoxydable sa résistance à la corrosion. D'autres éléments, tels que le nickel, le molybdène et le manganèse, peuvent également être inclus pour améliorer encore ses propriétés, mais le chrome reste le différenciateur clé.
Résistance à la traction
résistance à la traction est la contrainte maximale qu'un matériau peut résister lorsqu'il est étiré ou tiré avant la rupture; Et cela dépend de l'alliage et du processus de traitement thermique. Les aciers alliés ont généralement une résistance à la traction plus élevée (758 ~ 1882 MPa ou même plus) que l'acier inoxydable (515 ~ 827 MPa), bien que certains aciers inoxydables spécialisés, tels que les aciers inoxydables martensitiques puissent aller jusqu'à 1200 MPa ou plus. En conséquence, les aciers alliés ont plus d'applications structurelles.
Force de fatigue
La résistance à la fatigue est la capacité d'un matériau à résister à la charge répétée ou cyclique sans échouer dans le temps, et elle est généralement inférieure à la résistance à la traction maximale du matériau. Les aciers alliés ont tendance à avoir une meilleure résistance à la fatigue que les aciers inoxydables car ils peuvent être traités à la chaleur pour optimiser leur structure interne. Cependant, certains aciers inoxydables, comme les aciers inoxydables duplex, ont également une forte résistance à la fatigue en raison de leur microstructure.
Résistance à l'impact
La résistance à l'impact mesure la capacité d'un matériau à absorber l'énergie avant la fracturation. Les aciers en alliage sont souvent faits pour une résistance élevée et une ténacité. Ils sont généralement meilleurs pour absorber l'énergie sous des charges soudaines. Mais certains aciers en alliage peuvent être fragiles, en particulier ceux avec un carbone élevé ou ceux durcis par la trempe et la trempe.
L'avantage principal de l'acier inoxydable est sa résistance à la corrosion, mais cela peut parfois se produire au prix de sa résistance à l'impact. Bien que certaines classes en acier inoxydable (telles que les aciers inoxydables austénitiques) soient assez difficiles et résistantes à la fracture sous impact, ils peuvent ne pas fonctionner aussi bien dans des conditions d'alliage à fort impact ou à certains aciers alliés à haute résistance.
Dureté
Le dureté de l'acier en alliage peut varier considérablement en fonction du procédé de traitement de grade et de chaleur. Il peut aller d'environ 200 Ho (dureté Brinell) à plus de 600 Ho, ou même plus élevé pour les aciers à haute teneur en carbone ou à l'outil. En comparaison, la dureté de l'acier inoxydable se situe généralement entre 150 Ho et 300 Ho. Bien que certaines grades martensitiques d'acier inoxydable puissent être traités à la chaleur pour une dureté plus élevée, ils n'atteignent toujours pas les niveaux de dureté observés dans les aciers à alliage à haute teneur en carbone ou les aciers à outils.
Ductilité
La ductilité est la capacité d'un matériau à se déformer sans se casser. La ductilité des aciers en alliage varie considérablement, les alliages de carbone inférieur étant plus ductils, tandis que les alliages ou les aciers à outils à haute résistance ont tendance à avoir une ductilité plus faible. L'équilibre entre la ductilité et la résistance est contrôlé en ajustant la composition en alliage et le traitement thermique.
L'acier inoxydable, en particulier les classes austénitiques, offre généralement une meilleure ductilité que les aciers alliés d'une résistance similaire en raison de sa teneur en nickel plus élevée. Cependant, les aciers inoxydables martensitiques et ferritiques ont une ductilité plus faible et sont plus sujets à la fissuration sous déformation.
Résistance à la corrosion
La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable provient principalement de sa teneur en chrome. Lorsqu'elle est exposée à l'oxygène, le chrome forme une couche d'oxyde mince et stable qui protège le métal de la corrosion générale. Contrairement aux aciers en alliage, les aciers inoxydables n'ont pas besoin de revêtements de protection supplémentaires. Néanmoins, les différentes notes montrent une résistance à la corrosion variable.
Les formes de corrosion localisées, telles que les piqûres et la corrosion des crevasses, sont courantes en acier inoxydable. Les piqûres se produisent lorsque la couche de protection de l'oxyde de chrome est endommagée localement par des chlorures et des agents similaires. La corrosion des crevasses se développe généralement dans des lacunes étroites - comme celles trouvées autour des boulons ou dans les articulations - où les chlorures et l'humidité peuvent accumuler et accélérer la corrosion. Dans l'ensemble, la présence de chrome en acier inoxydable réduit les chances de piqûres et de corrosion des crevasses par rapport à l'acier en alliage.
L'acier inoxydable fournit également une résistance plus élevée à la corrosion galvanique, qui se produit lorsque deux métaux différents se contactent dans un électrolyte, provoquant la corrodation du métal plus actif. Les aciers alliés sont plus sujets à ce type de corrosion en raison de leur potentiel électrochimique inférieur。
De même, en ce qui concerne la fissuration de la corrosion de contrainte (SCC) - la fissuration d'un matériau sous contrainte de traction dans un environnement corrosif - l'acier sans détention fonctionne généralement mieux. Sa couche protectrice d'oxyde de chrome résiste non seulement à la corrosion générale, mais aide également à prévenir l'initiation des fissures. Cependant, la résistance au SCC peut varier entre les différentes grades en acier inoxydable et dépend de l'environnement de service spécifique. Par exemple, les aciers inoxydables austénitiques (comme 304 et 316) offrent souvent une forte résistance au SCC dans de nombreux contextes, bien qu'ils puissent être vulnérables dans des environnements riches en chlorure.
Traitement thermique
L'acier en alliage peut subir un traitement thermique sur une large plage de températures, avec des méthodes courantes, notamment le recuit, la normalisation, la trempe et la trempe. Il offre une plus grande flexibilité dans l'optimisation des propriétés telles que la dureté, la résistance et la résistance à l'usure. Par exemple, l'acier à grande vitesse (HSS) peut être traité à la chaleur pour obtenir une dureté extrêmement élevée, ce qui le rend très efficace pour les outils de coupe.
L'acier inoxydable est principalement traité à la chaleur par recuit, traitement de la solution, extinction et tremper. Cependant, le processus de traitement thermique varie considérablement avec différentes notes. Les aciers inoxydables martensitiques peuvent être traités à la chaleur par extinction et trempage pour atteindre une dureté et une force élevées. Les aciers inoxydables austénitiques reposent principalement sur le traitement de la solution suivi du froid travaillant pour améliorer la résistance, plutôt que la trempe et la trempe conventionnels, car des températures élevées peuvent compromettre leur résistance à la corrosion. Les aciers inoxydables ferritiques sont généralement traités par la chaleur pour améliorer l'ouvrabilité ou soulager les stress internes, mais un tel traitement ne modifie pas de manière significative leur dureté et leur force.
Soudabilité
Les aciers en alliage et les aciers inoxydables sont soudables, mais chacun a ses propres caractéristiques. Les aciers en alliage à faible teneur en carbone sont plus faciles à souder, tandis que les grades à haute résistance ou à haute teneur en carbone nécessitent un traitement thermique de préchauffage et post-soudage pour empêcher la fissuration. Parmi les aciers inoxydables, les notes austénitiques offrent la meilleure soudabilité, tandis que les notes martensitiques et ferritiques sont plus difficiles et ont tendance à être sujets à la fragilité ou à la fissuration.
Machinabilité
machinabilité Mesure la facilité avec laquelle un matériau peut être coupé, façonné ou percé. L'acier en alliage a généralement une meilleure machinabilité que l'acier inoxydable, en particulier les catégories de macaquant libre. Par exemple, l'acier inoxydable austénitique 304 a une cote de machinabilité de 40% par rapport aux aciers alliés tels que 1018 avec une machinabilité de 78%. Les aciers inoxydables martensitiques et ferritiques ont amélioré la machinabilité mais nécessitent des outils spécialisés pour gérer leur dureté.
Formabilité
La formabilité est la capacité d'un matériau à être façonné sans se casser. Les aciers en alliage à faible teneur en carbone ont une bonne formabilité, mais les aciers en alliage à haute résistance et les aciers à outils sont plus difficiles à façonner en raison de leur dureté accrue. La formabilité de l'acier inoxydable varie selon le grade. Les aciers inoxydables austénitiques offrent une formabilité exceptionnelle, ce qui les rend bien adaptés à un dessin profond, pliant , et applications de formation complexe. En revanche, les aciers inoxydables martensitiques ont la plus faible formabilité en raison de leur dureté et de leur fragilité plus élevées.
Avantages de l'acier en alliage sur l'acier inoxydable
L'acier en alliage est un groupe de matériaux plus large et plus polyvalent qui offre plusieurs avantages par rapport à l'acier inoxydable:
C'est rentable.
Il a un rapport force / poids élevé et peut être rendu très difficile, ce qui convient aux applications exigeantes.
Certains aciers en alliage offrent une meilleure résistance à haute température.
Ses options de traitement thermique permettent aux fabricants d'affiner ses propriétés, entraînant souvent une meilleure résistance à la fatigue.
Il est très polyvalent en raison de son excellente machinabilité.
Avantages de l'acier inoxydable sur l'acier en alliage
L'acier inoxydable est également un matériau largement utilisé qui présente plusieurs avantages par rapport à l'acier en alliage:
Il offre une résistance à la corrosion supérieure.
Cela nécessite une maintenance inférieure.
Sa surface plus propre et plus hygiénique le rend idéal pour les applications alimentaires, médicales et sanitaires.
L'acier inoxydable austénitique est plus ductile et plus facile à façonner que la plupart des aciers alliés.
L'acier inoxydable est écologique et peut être 100% recyclable.
Conseils utiles à considérer lors de la sélection du bon acier pour votre projet
Le choix du bon acier est important pour assurer des performances, une durabilité et une rentabilité optimales dans tout projet. Voici des points clés à considérer lors de la décision entre l'acier en alliage et l'acier inoxydable.
Exigences fonctionnelles
L'application prévue du matériau détermine en grande partie le type d'acier requis. Si la pièce est exposée à un environnement marin ou à une exposition chimique, l'acier inoxydable est un meilleur choix en raison de sa résistance à la corrosion supérieure. Cependant, pour les applications structurelles comme les ponts, les bâtiments et les machines lourdes, l'acier en alliage est préféré pour sa résistance et sa ténacité plus élevées.
Contraintes budgétaires
Les limitations budgétaires peuvent déterminer le type d'acier pour votre projet. L'acier en alliage est généralement plus abordable que l'acier inoxydable en raison de sa teneur en élément en alliage inférieur. Cependant, il n'est pas conseillé de compromettre la qualité du coût, car la sélection d'un matériau inadapté peut entraîner des coûts d'entretien et de remplacement plus élevés à long terme.
Entretien et durée de vie
Si le faible entretien et la longue durée de vie sont des priorités clés, l'acier inoxydable peut être un meilleur investissement. Contrairement à l'acier en alliage, qui nécessite souvent des revêtements protecteurs pour empêcher la corrosion, l'acier inoxydable est naturellement résistant à la rouille et peut durer des décennies avec un minimum d'entretien. Plus important encore, l'acier inoxydable est recyclable, ce qui en fait un choix durable.
Attrait esthétique
Pour les projets où l'apparence est importante, l'acier inoxydable est souvent le choix préféré. Sa surface polie, réfléchissante et brillante lui donne un look élégant et moderne qui est hautement souhaitable dans l'architecture, le design d'intérieur et les produits de consommation haut de gamme. De plus, sa résistance au ternissement ou à la décoloration au fil du temps améliore son attrait. De plus, l'acier inoxydable est disponible dans diverses finitions, ce qui donne aux concepteurs plus de flexibilité dans la création de produits visuellement attrayants.
Conclusion
Pour choisir le bon acier, vous devez peser des facteurs tels que les exigences fonctionnelles, le coût global, les demandes de maintenance et l'impact environnemental. Si la résistance à la corrosion, l'esthétique et la durabilité à long terme sont des priorités, l'acier inoxydable est le meilleur choix. Cependant, si une résistance élevée, une facilité d'usinage et des économies de coûts sont vos principales préoccupations, l'acier en alliage est un meilleur ajustement.
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