Découvrez les processus de fabrication de l’acier inoxydable

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Lorsqu’il s’agit du processus de fabrication de l’acier inoxydable, tous les types d’acier inoxydable, en particulier les nuances austénitiques, peuvent être façonnés. Les nuances austénitiques couramment utilisées peuvent être embouties profondément, forgées à chaud, forgées à froid, pliées, profilées à froid et tournées.

Grâce à leur grande résistance et à leur taux d’écrouissage élevé, les aciers inoxydables austénitiques sont réputés pour leur grande ductilité. Cela permet à ces nuances d’acier inoxydable d’être très largement formées à froid pour obtenir des produits emboutis profonds.

Le processus de fabrication de l’acier inoxydable comprend également la production d’autres produits formés à froid à partir d’autres nuances d’acier inoxydable sans qu’il y ait de rupture.

Les Processus de Fabrication

Les processus de fabrication de l’acier inoxydable comprennent :

1. Ecrouissage
2. Usinage
3. Soudage
4. Brasage tendre
5. Brasage à l’argent

Ecrouissage

En fonction du type de nuance d’acier inoxydable utilisée dans le processus de fabrication, les métaux peuvent être écrouis lors de la mise en forme à froid.

Les nuances austénitiques d’acier inoxydable s’écrouissent rapidement, mais le taux d’écrouissage des aciers inoxydables de la série 400 est légèrement supérieur à celui des aciers au carbone. En raison de la rapidité de l’écrouissage des nuances austénitiques, elles conviennent aux applications nécessitant une grande résistance à la corrosion et une grande résistance.

Notez cependant que les nuances austénitiques ne peuvent être durcies que par des processus d’écrouissage, tandis que les nuances martensitiques peuvent être durcies par des traitements thermiques tels que le revenu et le trempage. Les nuances ferritiques peuvent être durcies par des processus de formage à froid, mais le taux d’écrouissage est faible, ce qui rend difficile l’obtention de résistances élevées.

Notez également que les nuances d’acier inoxydable qui présentent le taux d’écrouissage le plus élevé ont généralement la perméabilité magnétique la plus élevée (pour les processus de formage à froid).

Le tréfilage à froid, une technique de formage à froid, permet d’augmenter les propriétés de traction des nuances d’acier inoxydable (généralement 304, 302 et 301) jusqu’à atteindre 2 000 MPa. Notez que les résistances à la traction élevées sont limitées aux sections minces et aux fils fins.

Plus la taille du matériau augmente, plus le formage à froid nécessaire pour atteindre des caractéristiques de traction élevées devient inadapté. Cela est dû à la rapidité de l’écrouissage des grandes surfaces.

Taux d’écrouissage dans le processus de fabrication de l’acier inoxydable : Il est important de noter que les alliages de la série 400 de l’acier inoxydable possèdent des propriétés magnétiques à température ambiante, ce qui se traduit par le même taux d’écrouissage que les aciers à faible teneur en carbone. Les produits filaires fabriqués à partir de la série 400 peuvent être formés à froid afin d’atteindre des résistances à la traction allant jusqu’à 1 000 MPa, tandis que les produits en barre sont régulièrement formés à froid à des taux supérieurs à 850 MPa.

Alors que les nuances d’acier inoxydable ferritiques ne peuvent pas être traitées thermiquement, les nuances martensitiques le peuvent. En utilisant des procédés de durcissement et de revenu sur les nuances martensitiques, les fabricants peuvent obtenir des propriétés de résistance mécanique et de résistance à la corrosion maximales.

Avec l’augmentation de la température, les taux d’écrouissage ont tendance à diminuer. Les aciers inoxydables subissent une déformation importante lors des processus de formage à froid à vitesses de formage lentes.

Usinage

Les nuances d’acier inoxydable austénitiques sont généralement difficiles à usiner, mais les fabricants d’acier inoxydable ont développé une nuance d’acier inoxydable à usinabilité améliorée – 303. Notez que des versions à usinabilité améliorée des nuances ferritiques et martensitiques sont également disponibles.

Grâce à la présence de sulfure de manganèse, qui agit comme des brise-copeaux, les nuances 430F et 416 présentent également une usinabilité améliorée. Des niveaux élevés de soufre entraînent une réduction de la ductilité, ce qui interdit les techniques de soudage, de pliage et de forgeage à froid.

La présence d’inclusions non métalliques dans les nuances à usinabilité améliorée signifie que ces nuances offrent en effet une moindre résistance à la corrosion, les rendant ainsi inadaptées à une utilisation dans des applications sévères telles que celles requises par les industries marines.

Des versions à usinabilité améliorée des aciers inoxydables austénitiques (comme les nuances 316 et 304) sont produites par le processus de fusion de l’acier, un processus qui a un effet suffisant de rupture des copeaux et qui permet d’améliorer considérablement l’usinabilité de l’acier inoxydable sans nuire aux propriétés mécaniques du métal telles que la soudabilité, la résistance à la corrosion et la formabilité.

Lors de l’usinage de l’acier inoxydable :

• Il est essentiel que la machine-outil soit à la fois exempte de vibrations et solide.
• Une avance constante est nécessaire pour s’assurer du bon positionnement de la pièce.
• L’usinage de l’acier inoxydable nécessite l’utilisation appropriée de lubrifiants et de liquides de refroidissement. Par exemple, lors de l’usinage d’alliages austénitiques, une grande quantité de chaleur est produite au niveau des arêtes de coupe de l’outil.
• Des outils de grande taille peuvent être utilisés dans le processus de fabrication de l’acier inoxydable pour aider à dissiper la chaleur générée.
• Les arêtes de coupe de l’outil doivent être maintenues tranchantes. L’utilisation d’outils émoussés dans le processus de fabrication de l’acier inoxydable peut entraîner un durcissement de la surface du métal ainsi que son émaillage.
• L’équilibre entre les coupes légères et la profondeur est extrêmement important, car une profondeur suffisante est nécessaire pour empêcher l’outil de favoriser l’écrouissage du matériau.

Soudage

Bien que presque toutes les nuances d’acier inoxydable puissent être soudées, chaque nuance d’acier inoxydable a une soudabilité différente, les nuances austénitiques étant les plus facilement soudées. La soudabilité de chaque nuance d’acier inoxydable dépend du type ou du groupe auquel elle appartient.

Les nuances martensitiques ont une teneur élevée en carbone, ce qui signifie qu’il faut faire preuve d’une grande prudence lors du soudage, et bien que les nuances ferritiques aient une excellente soudabilité, le soudage doit être effectué avec la plus grande prudence.

Soudage des aciers inoxydables austénitiques

Ces nuances d’acier inoxydable sont facilement soudées en utilisant toutes les procédures de soudage électrique conventionnelles. Les nuances à faible teneur en carbone sont utilisées pour les sections épaisses, ce qui résout les problèmes de sensibilisation et de corrosion intergranulaire.

La nuance 303 (une nuance à usinabilité améliorée) est sujette à la fissuration à chaud et n’est donc pas une nuance privilégiée lorsqu’il s’agit de soudage.

Soudage des aciers inoxydables martensitiques

À l’exception de la nuance 416 (qui est une nuance à usinabilité améliorée avec une teneur élevée en soufre), ce groupe d’aciers inoxydables peut être soudé avec des baguettes de remplissage austénitiques. L’utilisation de ce type de baguettes permet d’améliorer la ductilité.

Notez cependant que des zones dures et cassantes se forment à côté de la soudure lorsque des baguettes de remplissage austénitiques sont utilisées. Une extrême prudence est nécessaire à la fois lors des préchauffages et des post-soudages, car des fissures peuvent se produire dans les zones mentionnées ci-dessus.

Soudage des aciers inoxydables ferritiques

En raison de la sensibilisation, du manque de ductilité et de la croissance excessive des grains, ce groupe d’aciers inoxydables n’a pas une bonne soudabilité. Cependant, des traitements thermiques après soudage sont appliqués pour résoudre certains de ces problèmes.

Les métaux d’apport, qui aident à améliorer la ténacité, peuvent provenir de nuances austénitiques, et, parce que la croissance excessive des grains pose un tel problème et est très difficile à surmonter, la plupart des nuances ne sont soudées que dans des épaisseurs minces.

Les aciers inoxydables ferritiques stabilisés offrent également une meilleure soudabilité. Alors que les nuances normales de ce groupe utilisent des métaux d’apport austénitiques, la nuance 3CR12 (qui a une faible teneur en carbone) peut être soudée facilement et peut même être utilisée dans des plaques de grande section.

Soudage des aciers inoxydables duplex

Bien que la soudabilité des aciers inoxydables duplex ne soit pas aussi bonne que celle des nuances austénitiques, elle est tout de même bonne. Les procédés de soudage standard peuvent être utilisés sur ce groupe d’aciers inoxydables, et, avantage supplémentaire, ce groupe a un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du groupe austénitique d’aciers inoxydables.

Soudage de métaux dissemblables

Il est possible de souder différentes nuances d’acier inoxydable (telles que la nuance 430 et la nuance 304). Notez que des précautions lors de ce processus de fabrication de l’acier inoxydable sont indispensables.

Pour réduire les effets de dilution sur l’acier inoxydable, il est recommandé d’utiliser des baguettes de soudage austénitiques surdosées en alliage. Un exemple de ceci serait l’utilisation de la nuance 309.

Vous pouvez en apprendre plus sur le soudage en visitant notre page “Soudage TIG de l’acier inoxydable”.

Brasage tendre

Le brasage tendre est un processus de fabrication de l’acier inoxydable utilisé par les fabricants. Il implique l’utilisation d’une soudure à base de plomb-étain, utilisée pour le brasage tendre de toutes les nuances d’acier inoxydable. Dans les cas où le produit fabriqué sera utilisé dans les industries agroalimentaires ou de transport, l’utilisation de soudures au plomb doit être évitée.

De plus, dans les cas où la résistance mécanique dépend de l’assemblage brasé, le brasage tendre ne doit pas être utilisé car les types d’assemblages créés à l’aide de ce processus sont relativement faibles.

La résistance des assemblages peut être améliorée en :

• Rivetant les bords
• Sertissant les bords
• Soudant par points les bords

Lors de l’application du brasage tendre, il est important que :

• La surface de l’acier à braser soit à la fois propre et exempte d’oxydation.
• Tous les types de soudure peuvent être utilisés, mais l’utilisation d’au moins 50% d’étain est recommandée. Une meilleure correspondance de couleur et une résistance peuvent être obtenues en utilisant une soudure contenant entre 30% et 40% de plomb et entre 60% et 70% d’étain.
• Le flux doit être appliqué seulement dans la zone à souder, en utilisant une brosse.
• Comme les surfaces rugueuses améliorent l’adhérence de la soudure, le brutage est effectué à l’aide de limes, de papier abrasif ou de meules.
• Les aciers inoxydables ayant une faible conductivité thermique, il est nécessaire de maintenir une température constante lors du brasage, tout comme lors du brasage du carbone. Il faudra cependant plus de temps. Un gros fer chaud peut être utilisé.
• Lorsqu’il s’agit de brasage tendre, il est recommandé d’utiliser un flux à base d’acide phosphorique plutôt qu’un flux à base d’acide chlorhydrique, car ces types de flux nécessitent une neutralisation après la fin du processus de brasage.

Brasage à l’argent (brasure)

Également connu sous le nom de brasage, le brasage à l’argent est utilisé dans les cas où un assemblage solide est requis mais que les processus de soudage ne peuvent pas être utilisés.

L’assemblage créé par cette technique aura une résistance légèrement inférieure à la corrosion par rapport à celle de l’acier inoxydable, mais il est important de noter que ces types d’assemblages sont capables de répondre aux exigences des conditions de fonctionnement légèrement corrosives ainsi qu’aux exigences des conditions atmosphériques.

Lors de l’application du brasage à l’argent (ou brasage), il convient de garder à l’esprit les aspects suivants :

• Lors de l’utilisation du brasage à l’argent comme processus de fabrication de l’acier inoxydable, utilisez des alliages de brasage à l’argent ayant un point de fusion compris entre 590°C et 870°C.
• Dans les cas de brasage des alliages de type 430, il est important d’utiliser une brasure à l’argent contenant 3% de nickel, car cet alliage, associé à des nuances austénitiques, contribue à réduire la corrosion caverneuse.
• L’utilisation d’une flamme légèrement réduite est utilisée afin de chauffer uniformément l’assemblage.
• Après avoir enlevé tous les oxydes et toutes les impuretés de la surface à braser, le flux doit être appliqué.
• Dans les cas de travail à grande production, l’utilisation du chauffage par induction ou des fours à atmosphère contrôlée est courante.
• Après la fin du processus de brasage, tout flux restant doit être enlevé. Cela peut être fait en utilisant de la vapeur à haute pression ou de l’eau chaude.

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