L’alliage 304/304L (UNS S30400/S30403) est l’acier inoxydable austénitique au chrome-nickel « 18-8 » le plus largement utilisé. Il s’agit d’un alliage résistant à la corrosion rentable et polyvalent, adapté à un large éventail d’applications à usage général. Il est courant que le 304L soit doublement certifié en tant que 304 et 304L. La faible teneur en carbone du 304L, associée à l’ajout d’azote, lui permet de répondre aux propriétés mécaniques de l’inox 304. L’alliage 304/304L présente une résistance à la corrosion atmosphérique, ainsi qu’aux environnements modérément oxydants et réducteurs. Il présente également une excellente résistance à la corrosion intergranulaire à l’état brut de soudure. De plus, l’alliage 304/304L maintient une bonne résistance et ténacité à des températures cryogéniques. À l’état recuit, l’alliage 304/304L est non magnétique. Cependant, il peut devenir légèrement magnétique à la suite d’un travail à froid ou d’un soudage. Il peut être facilement soudé et traité en utilisant les pratiques de fabrication standard de l’atelier.
Applications
- Chimie et pétrochimie
Traitement : appareils sous pression, réservoirs, échangeurs de chaleur, systèmes de tuyauterie, brides, raccords, vannes et pompes - Transformation des aliments et des boissons
- Médical
- Minier
- Raffinage du pétrole
- Traitement pharmaceutique
- Production d’énergie – nucléaire
- Pâtes et papiers
Normes
ASTM........ A 240ASME........ SA 240
AMS.......... 5511/5513
QQ-S........ 766
Résistance à la corrosion
L’acier inoxydable en alliage 304/304L présente une bonne résistance à la corrosion atmosphérique, ainsi qu’une résistance à divers produits chimiques organiques et inorganiques dans des environnements modérément oxydants à modérément réducteurs. La teneur élevée en chrome de l’alliage offre une résistance aux solutions oxydantes, y compris l’acide nitrique jusqu’à 55 % en poids à des températures allant jusqu’à 176 °F (80 °C).
L’alliage résiste également aux acides organiques modérément agressifs tels que l’acide acétique. La présence de nickel dans l’alliage contribue à sa résistance aux solutions modérément réductrices, telles que l’acide phosphorique pur, à n’importe quelle concentration dans les solutions froides, et jusqu’à 10 % de solutions chaudes diluées. Il peut également fonctionner avec succès dans des solutions caustiques sans chlorures. Cependant, l’alliage 304/304L ne fonctionne pas bien dans les environnements hautement réducteurs contenant des chlorures et de l’acide sulfurique.
L’alliage 304/304L se comporte bien dans le service d’eau douce avec de faibles niveaux de chlorure (moins de 100 ppm). Cependant, à des niveaux de chlorure plus élevés, la nuance devient sensible à la corrosion caverneuse et aux piqûres. Dans des conditions aussi sévères, un alliage avec une teneur en molybdène plus élevée, tel que 316/316L, est recommandé. L’alliage 304/304L n’est pas recommandé pour une utilisation dans les environnements marins.
Dans la plupart des cas, la résistance à la corrosion des alliages 304, 304L et 304H sera à peu près égale dans divers environnements corrosifs. Cependant, dans les environnements suffisamment corrosifs pour provoquer une corrosion intergranulaire des soudures et des zones affectées par la chaleur, l’alliage 304L doit être utilisé en raison de sa faible teneur en carbone, ce qui contribue à atténuer cette corrosion.
Température la plus basse (°F) à laquelle le taux de corrosion dépasse 5mpy
| CORROSION ENVIRONNEMENT |
Type 304/304H |
Type 316L |
2205 (UNS S32205) |
Référence 2507 |
|---|---|---|---|---|
| Acide chlorhydrique à 0,2 % | >Ébullition | >Ébullition | >Ébullition | >Ébullition |
| Acide chlorhydrique à 1 % | 86p | 86 | 185 | >Ébullition |
| 10 % d’acide sulfurique | — | 122 | 140 | 167 |
| 60 % d’acide sulfurique | — | <54 | <59 | <57 |
| Acide sulfurique à 96 % | — | 113 | 77 | 86 |
| Acide phosphorique à 85 % | 176 | 203 | 194 | 203 |
| 10 % d’acide nitrique | >Ébullition | >Ébullition | >Ébullition | >Ébullition |
| 65 % d’acide nitrique | 212 | 212 | 221 | 230 |
| 80 % d’acide acétique | 212p | >Ébullition | >Ébullition | >Ébullition |
| 50 % d’acide formique | ≤50 | 104 | 194 | 194 |
| 50 % d’hydroxyde de sodium | 185 | 194 | 194 | 230 |
|
83 % d’acide phosphorique + |
113 | 149 | 122 | 140 |
| 60 % d’acide nitrique + 2 % d’acide chlororique |
>140 | >140 | >140 | >140 |
| 50 % d’acide acétique + 50 % anhydride acétique |
>Ébullition | 248 | 212 | 230 |
| Acide chlorhydrique à 1 % + 0,3 % de chlorure ferrique |
68p | 77p | 113 ch | 203 ch |
| 10 % d’acide sulfurique + 2000ppm Cl- + N2 |
— | 77 | 95 | 122 |
| 10 % d’acide sulfurique + 2000ppm Cl- + SO2 |
— | <<59p | <59 | 104 |
| WPA1, teneur élevée en Cl | <<50 | ≤50 | 113 | 203 |
| WPA2, teneur élevée en F | <<50 | ≤50 | 140 | 167 |
PS = Des piqûres peuvent se produire
PS = Corrosion caverneuse
| WPA | P2O5 | CL-F-H2SO4 | Fe2O3 | Al2O3 | SiO2 | CaO | MgO | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 54 | 0.20 | 0.50 | 4.0 | 0.30 | 0.20 | 0.10 | 0.20 | 0.70 |
| 2 | 54 | 0.02 | 2.0 | 4.0 | 0.30 | 0.20 | 0.10 | 0.20 | 0.70 |
Analyse chimique
% de poids (toutes les valeurs sont maximales, sauf indication contraire)
| Élément | 304 | 304H |
|---|---|---|
| Chrome | 18,0 min.-20,0 max. | 18,0 min.-20,0 max. |
| Nickel | 8,0 min.-10,5 max. | 8,0 min.-10,5 max. |
| Carbone | 0.08 | 0,04 min à 0,10 max. |
| Manganèse | 2.00 | 2.00 |
| Phosphore | 0.045 | 0.045 |
| Sulfer | 0.030 | 0.030 |
| Silicium | 0.75 | 0.75 |
| Azote | 0.10 | 0.10 |
| Fer | Balance | Balance |
Propriétés physiques
Densité
0,285 lb/pouce37,90 g/cm3
Chaleur spécifique
0,12 BTU/lb-°F (32 à 212 °F)502 J/kg-°K (0 à 100 °C)
Module d’élasticité
29,0 x 106200 GPa
Conductivité thermique 212 °F (100 °C)
9,4 BTU/h/pi2/pi/°F16,3 W/m-°K
Gamme de fusion
2550 à 2590 °F1398 à 1421 °C
Résistivité électrique
29,1 microhm-in à 68°C74 microhm-cm à 20°C
Coefficient moyen de dilatation thermique
| Plage de | température | ||
|---|---|---|---|
| °F | °C | po/po °F | cm/cm °C |
| 68-212 | 20-100 | 9,2 x 10-6 | 16,6 x 10-6 |
| 68-932 | 20-500 | 10,0 x 10-6 | 18,0 x 10-6 |
| 68-1600 | 20-870 | 11,0 x 10-6 | 19,8 x 10-6 |
Propriétés mécaniques
| ASTM | |||
|---|---|---|---|
| Typique* | Type 304 | Type 304H | |
| Limite d’élasticité de décalage de 0,2 %, ksi | 42 | Durée 30 min. | Durée : 25 min. |
| Résistance à la traction ultime, ksi | 87 | Durée : 75 minutes | Durée : 70 min. |
| Allongement en 2 pouces, % | 58 | Durée : 40 min. | Durée : 40 min. |
| Réduction de la superficie, % | 70 | — | — |
| Dureté, Rockwell B | 82 | 92 max. | 92 max. |
Données de fabrication
L’alliage 304/304L peut être facilement soudé et traité selon les pratiques de fabrication standard de l’atelier.
Formage à froid
L’alliage est assez ductile et se forme facilement. Les opérations de travail à froid augmenteront la résistance et la dureté de l’alliage et pourraient le laisser légèrement magnétique.
Formage à chaud
Des températures de travail de 1652 à 2102 °F (750 à 1150 °C) sont recommandées pour la plupart des processus de travail à chaud. Pour une résistance maximale à la corrosion, le matériau doit être recuit à 1900 °F (1038 °C) minimum et trempé à l’eau ou rapidement refroidi par d’autres moyens après le travail à chaud.
Usinage
L’alliage 304/304L est soumis à l’écrouissage lors de la déformation et à la rupture des copeaux. Les meilleurs résultats d’usinage sont obtenus avec des vitesses plus lentes, des avances plus lourdes, une excellente lubrification, un outillage affûté et des équipements rigides puissants.
| Fonctionnement | Lubrification de l’outil | CONDITIONS | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Profondeur-mm | Profondeur d’entrée | Alimentation-mm/t | Alimentation/t | Vitesse-m/min | Vitesse-ft/min | |||
| Tournant | Acier rapide | Huile de coupe | 6 | .23 | 0.5 | .019 | 13-18 | 42.6-59 |
| Tournant | Acier rapide | Huile de coupe | 3 | .11 | 0.4 | .016 | 20-25 | 65.6-82 |
| Tournant | Acier rapide | Huile de coupe | 1 | .04 | 0.2 | .008 | 26-31 | 85.3-101.7 |
| Tournant | Carbure | Huile sèche ou de coupe | 6 | .23 | 0.5 | .019 | 75-85 | 246-278.9 |
| Tournant | Carbure | Huile sèche ou de coupe | 3 | .11 | 0.4 | .016 | 90-100 | 295.3-328.1 |
| Tournant | Carbure | Huile sèche ou de coupe | 1 | .04 | 0.2 | .008 | 110-120 | 360.8-393.7 |
| Profondeur de coupe-mm | Profondeur d’enclenchement | Avance-mm/t | Alimentation/t | Vitesse-m/min | Vitesse-ft/min | |||
| Découpage | Acier rapide | Huile de coupe | 1.5 | .06 | 0.03-0.05 | .0012-.0020 | 18-23 | 59-75.5 |
| Découpage | Acier rapide | Huile de coupe | 3 | .11 | 0.04-0.06 | .0016-.0024 | 19-24 | 62.3-78.7 |
| Découpage | Acier rapide | Huile de coupe | 6 | .23 | 0.05-0.07 | .0020-.0027 | 20-25 | 65.6-82 |
| Foret ø mm | Foret ø en | Avance-mm/t | Alimentation/t | Vitesse-m/min | Vitesse-ft/min | |||
| Forage | Acier rapide | Huile de coupe | 1.5 | .06 | 0.02-0.03 | .0007-.0012 | 10-14 | 32.8-45.9 |
| Forage | Acier rapide | Huile de coupe | 3 | .11 | 0.05-0.06 | .0020-.0024 | 12-16 | 39.3-52.5 |
| Forage | Acier rapide | Huile de coupe | 6 | .23 | 0.08-0.09 | .0031-.0035 | 12-16 | 39.3-52.5 |
| Forage | Acier rapide | Huile de coupe | 12 | .48 | 0.09-0.10 | .0035-.0039 | 12-16 | 39.3-52.5 |
| Alimentation-mm/t | Alimentation/t | Vitesse-m/min | Vitesse-ft/min | |||||
| Profilage de fraisage | Acier rapide | Huile de coupe | 0.05-0.10 | .002-.004 | 12-22 | 39.4-72.2 | ||
Soudure
L’alliage 304/304L peut être facilement soudé par la plupart des procédés standard. Un traitement thermique post-soudage n’est pas nécessaire.