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Acier inoxydable 304/304L

L’alliage 304/304L (UNS S30400/S30403) est l’acier inoxydable austénitique « 18-8 » chrome-nickel le plus largement utilisé. Il s’agit d’un alliage rentable et polyvalent résistant à la corrosion adapté à une large gamme d’applications à usage général. Il est courant que la 304L soit doublement certifiée 304 et 304L. La faible teneur en carbone du 304L, combinée à l’ajout d’azote, lui permet de répondre aux propriétés mécaniques de l’acier inoxydable 304. L’alliage 304/304L présente une résistance à la corrosion atmosphérique, ainsi qu’à des environnements modérément oxydants et réducteurs. Il présente également une excellente résistance à la corrosion intergranulaire à l’état brut de soudage. 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 à l’aide de pratiques de fabrication standard en atelier.

bar-rod
Pipe/Tube
PlateSheet
 

 

Applications

  • Chimie et pétrochimie
    Traitement : récipients 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’électricité – nucléaire
  • Pâtes et papiers

Normes

ASTM........ Un 240
ASME........ SA 240
AMS.......... 5511/5513
QQ-S........ 766
 
 

Résistance à la corrosion

L’acier inoxydable allié 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 % du 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 fonctionne 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, il est recommandé d’utiliser un alliage à teneur plus élevée en molybdène, tel que le 316/316L. L’alliage 304/304L n’est pas recommandé pour une utilisation dans des 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 permet d’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)
Réf. 2507
0,2 % d’acide chlorhydrique > 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
96% d’acide sulfurique 113 77 86
85% d’acide phosphorique 176 203 194 203
10% d’acide nitrique > Ébullition > Ébullition > Ébullition > Ébullition
65% d’acide niitrique, 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 +
2% d’acide fluorhydrique

113 149 122 140
60% d’acide nitrique +
2% d’acide hydrolyrique
140 > 140 > 140 > 140 >
50% d’acide acétique +
50% anhydride acétique
> Ébullition 248 212 230
1% d’acide chlorhydrique +
0,3 % de chlorure ferrique
68p 77p 113ps 203ps
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 par piqûres/crevasses peut se produire

P2O5
WPACL-F-H2SO4 Fe2O3 Al2O3SiO2CaOMgO
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 d’une plage)

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-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 livre/po3
7,90 g/cm3

Chaleur spécifique

0,12 BTU/lb-°F (32 à 212 °F)
502 J/kg-°K (0 – 100°C)

Module d’élasticité

29,0 × 106
200 GPa

 

Conductivité thermique 212 °F (100 °C)

9,4 BTU/h/pi2/pi/°F
16,3 W/m-°K

Plage de fusion

2550 à 2590°F
1398 à 1421°C

Résistivité électrique

29,1 microhm-in à 68°C
74 Microhm-cm à 20°C

Coefficient moyen de dilatation thermique

température °°C in/ cm
Plage de 
Fin °F/cm °C
68-212 20-100 9,2 × 10-6 16,6 × 10-6
68-932 20-500 10,0 × 10-6 18,0 × 10-6
68-1600 20-870 11,0 × 10-6 19,8 × 10-6

Propriétés mécaniques

Type
  ASTM
 Typique*304 Type304H
Limite d’élasticité décalée de 0,2 %, ksi 42 Durée : 30 min. Durée : 25 min.
Résistance à la traction ultime, ksi 87 Durée : 75 min. 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 par des pratiques de fabrication d’atelier standard.

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 fonctionnement 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 refroidi rapidement par d’autres moyens après le travail à chaud.

Usinage

L’alliage 304/304L est sujet 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 tranchant et un équipement rigide puissant.

Avance-mm/t Vitesse-m/min Profondeur de coupe-mm Avance-mm/t Vitesse-m/min Perceuse ø mm /t Vitesse-m/min Avance-mm/t Vitesse-m/min
FonctionnementLubrification de l’outilCONDITIONS
   Profondeur-mmProfondeur d’entréeAlimentation/tVitesse-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 d’enclenchementAlimentation/tVitesse-pi/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
   Perceuse ø in Avance-mmAlimentation/tVitesse-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/tVitesse-pi/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.