Qu' est-ce qui rend l'acier inoxydable « inoxydable » ?

Pourquoi l'acier inoxydable ne rouille pas ?

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acier inoxydable est l'un des matériaux les plus utilisés dans le monde, il est le cheval de bataille robuste des secteurs de l'ingénierie, de l'énergie et de la médecine, et forme l'épine dorsale de l'industrie de la coutellerie. Presque tout le monde sait ce qu'est l'acier inoxydable, et ce que l'acier inoxydable fait le mieux (l'indice est dans le nom), mais peu savent pourquoi ce métal polyvalent est si résistant à la corrosion. La réponse est que l'élément à l'origine de la remarquable résistance environnementale de l'acier inoxydable est également l'élément qui lui confère une brillance caractéristique : le chrome.

Les origines de l'acier inoxydable

Bien que de nombreux inventeurs anglais, français, allemands et polonais aient revendiqué la découverte de l'acier inoxydable depuis le début des années 1800, l'acier inoxydable est généralement reconnu comme ayant été officiellement « découvert » par l'aciéritier de Sheffield Harry Brearley en 1912 tout en faisant des recherches sur la résistance à la corrosion alliages destinés à être utilisés dans la fabrication de barils d'armes à feu. Brearley a constaté que la réduction du carbone et l'ajout de chrome augmentaient significativement la résistance chimique de son alliage, et a noté que c'était le chrome en particulier qui était le secret de la résilience exceptionnelle de son alliage contre l'eau et les acides ménagers. Bien que de nombreux éléments supplémentaires tels que le manganèse et le silicium soient ajoutés aux aciers inoxydables modernes, le critère de Brearley reste valable aujourd'hui, et un alliage doit avoir au moins 10,5 % de chrome pour être classé comme « acier inoxydable ».

Métallurgie

La présence de chrome dans l'acier inoxydable modifie considérablement ses propriétés, ce qui lui confère une résistance à l'oxydation indispensable à l'acier, un métal principalement allié au fer, un élément dont la résistance à la rouille est notoirement terrible. Le chrome provoque une réaction différente de l'acier inoxydable avec l'oxygène, formant une fine couche d'oxyde de chrome non réactif sur la surface du métal, plutôt qu'une épaisse couche de rouille qui se nourrit indéfiniment dans le métal. Bien sûr, il existe également d'innombrables qualités différentes d'acier inoxydable, chacune avec différentes compositions chimiques et additifs destinés à améliorer des qualités spécifiques. Des aciers inoxydables avec une résistance encore plus grande à la rouille et aux produits chimiques sont disponibles - un exemple est l'acier inoxydable A4 ou 316, qui contient l'additif molybdène. Le molybdène augmente un trait connu sous le nom de souche en treillis, resserrant la structure cristalline de la surface du métal à un niveau moléculaire, ce qui augmente la quantité d'énergie nécessaire pour pénétrer dans la couche d'oxyde de chrome.

Comment « Inoxydable » est Inoxydable ?

Une idée fausse populaire est que toutes les qualités d'acier inoxydable sont complètement immunisées contre la rouille. La vérité est que, en réalité, les aciers inoxydables résistent à la rouille — certains plus que d'autres. Dans certains environnements et dans certaines conditions, même les qualités les plus résistantes d'acier inoxydable seront victimes de l'oxydation et de la corrosion, bien que cela puisse prendre de nombreuses années. Malgré cela, les composants tels que les vis en acier inoxydable offrent toujours une amélioration remarquable de la résistance à l'environnement par rapport aux composants en acier standard.

Les aciers inoxydables peuvent perdre leur résistance chimique de plusieurs façons, dont l'une est une immersion complète dans l'eau, ce qui empêche l'oxygène de réagir avec la surface du métal, et peut empêcher une couche d'oxyde de chrome de se reformer si elle est rayée ou endommagée. Les aciers inoxydables non spécialisés peuvent également être endommagés à des températures très élevées (jusqu'à 400°C), où les atomes de chrome se lient au carbone, provoquant des carences en chrome dans la surface du métal. L'une des procédures d'essai les plus courantes pour la résistance chimique et la qualité des aciers inoxydables est un test de brouillard salin. Cette procédure expose le matériau à un environnement de chlorure hautement concentré, qui est destiné à simuler une longue période d'utilisation intensive. Dans un essai de brouillard salin, les aciers inoxydables se corrodent, mais le but de l'essai n'est généralement pas de déterminer si le matériau survit ou non, mais de déterminer la rapidité et la gravité de la corrosion.