1. Vue d'ensemble 1.4301 Acier inoxydable
1.1 Qu'est-ce que EN 1.4301 Acier inoxydable?
DANS 1.4301 acier inoxydable, communément appelé AISI 304 acier inoxydable ou x5crni18-10, est un acier inoxydable austénitique commun connu pour son excellente résistance à la corrosion, Bonne formabilité et soudabilité.
C'est la qualité en acier inoxydable la plus utilisée dans le monde entier, souvent appelé acier inoxydable «18/8» en raison de sa composition nominale de 18% chrome et 8% nickel.
1.2 Contexte historique
Le développement de l'acier inoxydable a commencé au début du 20e siècle, avec la première production commerciale survenue dans les années 1910.
DANS 1.4301 est devenu l'une des premières notes en acier inoxydable, Gagner rapidement en popularité en raison de ses propriétés favorables.
Au fil des décennies, Les progrès des techniques de métallurgie et de traitement ont affiné cette note, En faire un aliment de base dans diverses industries, y compris la transformation des aliments, équipement médical, et construction.
Son importance historique réside dans son rôle de matériau fondamental qui a ouvert la voie au développement d'autres notes en acier inoxydable.
- 1913: Découverte de l'acier inoxydable par Harry Brearley.
- 1920s: Commercialisation de 18/8 (18% Cr, 8% Dans) acier inoxydable.
- 1970s: Standardisation sous un 10088 Pour les spécifications européennes unifiées.
1.3 Synonymes et équivalents
| Standard | Grade équivalent | Pays |
|---|---|---|
| AISI / SAE | 304 | USA |
| NOUS | S30400 | USA |
| Il | LEUR 304 | Japon |
| GB | 0CR18NI9 (12CR18NI9) | Chine |
| ISO | X5crni18-10 | International |
1.4 Importance et arrière-plan de l'application
L'importance de EN 1.4301 L'acier inoxydable réside dans sa polyvalence et son adaptabilité dans plusieurs secteurs.
Son excellente résistance à la corrosion le rend idéal pour les environnements où l'exposition à l'humidité, produits chimiques, et des températures extrêmes sont courantes.
Des industries telles que l'alimentation et les boissons, Soins de santé, et la construction reposent sur EN 1.4301 pour sa durabilité et ses performances, Assurer la sécurité et la conformité aux réglementations strictes.
La capacité du matériau à se former facilement et à souder améliore encore son applicabilité dans divers processus de fabrication.
2. Composition chimique et microstructure
2.1 Composition chimique
La composition chimique typique de EN 1.4301 est le suivant:
| Élément | Contenu (%) |
|---|---|
| Carbone (C) | ≤ 0.07 |
| Silicium (Et) | ≤ 1.00 |
| Manganèse (Mn) | ≤ 2.00 |
| Phosphore (P) | ≤ 0.045 |
| Soufre (S) | ≤ 0.015 |
| Chrome (Cr) | 17.50 – 19.50 |
| Nickel (Dans) | 8.00 – 10.50 |
| Azote (N) | ≤ 0.11 |
| Fer (Fe) | Équilibre |
2.2 Rôle des éléments d'alliage
- Chrome (Cr): Améliore la résistance à la corrosion en formant une couche d'oxyde passive à la surface.
- Nickel (Dans): Stabilise la structure austénitique, Amélioration de la ténacité et de la ductilité.
- Manganèse (Mn): Agit comme un désoxydant et améliore les propriétés de travail à chaud.
- Silicium (Et): Améliore la résistance à l'oxydation et contribue à la force.
- Carbone (C): Augmente la résistance mais des quantités excessives peuvent réduire la résistance à la corrosion.
2.3 Microstructure
DANS 1.4301 présente une microstructure entièrement austénitique, caractérisé par un cubique centré sur le visage (FCC) structure cristalline.
Cette structure confère une excellente ténacité et une ductilité, Même à basse température.
Cependant, Il est non magnétique à l'état recuit mais peut devenir légèrement magnétique après le travail à froid.
3. Propriétés physiques et mécaniques
3.1 Propriétés physiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Densité | 7.9 g/cm³ |
| Module d'élasticité | 200 GPa |
| Conductivité thermique (à 20 ° C) | 16.2 W/m·K |
| Résistivité électrique | 0.72 µω · m |
| Capacité thermique spécifique | 500 J / kg · k |
| Coefficient de dilatation thermique (0–100 ° C) | 17.2 µm / m · k |
3.2 Propriétés mécaniques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Résistance à la traction | 500 – 700 MPa |
| Limite d'élasticité (0.2% compenser) | ≥ 190 MPa |
| Allongement à la pause | ≥ 45% |
| Dureté (Brinell) | ≤ 215 HB |
4. Résistance à la corrosion de 304 Acier inoxydable
Résistance générale à la corrosion
DANS 1.4301 L'acier inoxydable présente une excellente résistance à la corrosion générale dans divers environnements, y compris les conditions atmosphériques, eau douce, et acides doux.
Sa résistance aux piqûres et à la corrosion des crevasses le rend adapté aux applications dans les industries alimentaires et chimiques.
Résistance à la corrosion du chlorure
Pendant que dans 1.4301 offre une bonne résistance à la corrosion induite par le chlorure, il est essentiel de considérer l'environnement spécifique, Comme des concentrations élevées de chlorure peuvent entraîner des piqûres de corrosion.
Dans des environnements avec des niveaux de chlorure élevés, des notes alternatives telles que EN 1.4401 (316 acier inoxydable) Peut être plus approprié.
Résistance à l'acide et aux alcalins
Cette qualité d'acier inoxydable montre une bonne résistance aux environnements acides et alcalins, Le faire adapter aux applications de traitement chimique.
Cependant, Une exposition prolongée à de forts acides ou bases peut entraîner une corrosion, nécessitant une sélection de matériel soigneuse.
Crackage de corrosion des contraintes (SCC) Résistance
DANS 1.4301 L'acier inoxydable a une résistance modérée pour contraindre la fissuration de la corrosion, en particulier dans les environnements de chlorure.
Une conception et une sélection de matériaux appropriés sont cruciaux pour atténuer le risque de SCC.
5. Production et traitement
5.1 Roulant et 1.4301 Acier inoxydable
5.1.1 Merdeuse et moulage
La production de EN 1.4301 commence par la fusion des matières premières dans un four à arc électrique, suivi par des processus de raffinage pour atteindre la composition chimique souhaitée.
5.1.2 Roulement chaud et roulement froid
Après le casting, L'acier subit un roulement chaud pour réduire l'épaisseur et améliorer les propriétés mécaniques. Le roulement à froid affine encore la finition de la surface et la précision dimensionnelle.
5.1.3 Traitement thermique
Un recuit de solution est effectué pour dissoudre les carbures précipités et restaurer la résistance à la corrosion. Cela implique le chauffage de l'acier à environ 1050 ° C, suivi d'un refroidissement rapide.
5.1.4 Technologie de fabrication
Techniques de fabrication avancées, y compris le roulement de précision et le traitement de l'atmosphère contrôlée, Assurer une qualité et des performances cohérentes de EN 1.4301 Produits.
5.2 Casting et 1.4301 Acier inoxydable
5.2.1 Feuille de four à arc électrique
Le processus de coulée commence par la fonte de l'alliage dans un four à arc électrique, assurer un contrôle précis sur la composition chimique.
5.2.2 Moulage d'investissement (Moulage à la cire perdue)
- Fabrication de motifs de cire: Création de modèles de cire détaillés des composants souhaités.
- Coquille: Enrobage des motifs de cire avec des matériaux en céramique pour former une coquille dure.
- Déwax: Enlever la cire par chauffage, Laisser une cavité dans la coquille en céramique.
- Pâtisserie à haute température: Tirer la coquille en céramique pour améliorer la force.
- Coulant: Introduisant fondu et 1.4301 dans la coquille préchauffée.
- Shell Breaking and Sort: Retirer la coque en céramique pour révéler le composant coulé.
5.2.3 Casting post-traitement
- Usinage(Usinage CNC): Réaliser des dimensions précises et des finitions de surface.
- Traitement de surface: Appliquer des processus tels que le décapage ou la passivation pour améliorer la résistance à la corrosion.
5.3 Forger un 1.4301 Acier inoxydable
5.3.1 Chauffage
L'acier est chauffé à une plage de température de 1150–1250 ° C pour obtenir une plasticité optimale pour le forgeage.
5.3.2 Forgeage
Opérations de forge, comme une forge à die ou à ciel fermé, Façonnez l'acier chauffé en formes souhaitées.
5.3.3 Refroidissement
Refroidissement contrôlé, Typiquement refroidissement à l'air, est essentiel pour empêcher la formation de microstructures indésirables.
5.3.4 Traitement postal
Traitements post-forgeant, comme le recuit des solutions, sont réalisés pour soulager les contraintes et améliorer la résistance à la corrosion. Les traitements de surface peuvent également être appliqués pour améliorer les performances du matériau.
6. DANS 1.4301 Technologie de soudage en acier inoxydable
6.1 Sélection de la méthode de soudage (Tig / moi différence)
Lors de la soudage en 1.4301 acier inoxydable, Deux méthodes courantes sont Tig (Gaz inerte en tungstène) Et moi (Gaz inerte métallique) soudage.
Soudage TIG:
Fournit une haute précision et un contrôle, Le rendre adapté aux matériaux minces et aux applications critiques.
Il utilise une électrode en tungstène non consommée et nécessite un matériau de remplissage.
Soudage MIG:
Plus rapide et plus efficace pour les matériaux plus épais, Utilisation d'une électrode en fil consommable.
Il est plus facile à automatiser mais peut ne pas fournir le même niveau de contrôle que Tig.
6.2 Nécessité du traitement après le soudure
Le traitement après le soudure est essentiel pour restaurer la résistance à la corrosion des zones soudées. Cela peut inclure:
- Passivation: Élimination du fer libre et des contaminants de la surface.
- Recuit: Réduire les contraintes résiduelles et améliorer la ductilité.
6.3 Stratégie de protection contre la corrosion de soudure
Pour protéger les articulations soudées de la corrosion, Considérez les stratégies suivantes:
- Utilisez des matériaux de remplissage appropriés qui correspondent au métal de base.
- Assurer un nettoyage et une préparation appropriés des surfaces avant le soudage.
- Appliquer des revêtements de protection ou des traitements après le soudage.
7. Applications de EN 1.4301 Acier inoxydable
7.1 Industrie des aliments et des boissons
DANS 1.4301 L'acier inoxydable est largement utilisé dans les équipements de transformation des aliments en raison de ses excellentes résistance à la corrosion et des propriétés hygiéniques.
Les applications incluent:
- Machinerie de transformation des aliments
- Réservoirs de stockage
- Contenants de transport
7.2 Appareils de ménage de 304 Acier inoxydable
Cette note d'acier inoxydable se trouve couramment dans les appareils électroménagers, tel que:
- Réfrigérateurs
- Lave-vaisselle
- Fours
Sa durabilité et sa résistance à la coloration en font un choix idéal pour les applications de cuisine.
7.3 Construction et décoration
DANS 1.4301 L'acier inoxydable est utilisé dans les applications architecturales, Fournir l'attrait esthétique et la durabilité pour les façades de construction et les éléments de design d'intérieur, tel que:
- Balustrades
- Main-d'œuvre
- Panneaux décoratifs
7.4 Industrie automobile
Dans le industrie automobile, DANS 1.4301 L'acier inoxydable est de plus en plus utilisé pour les composants qui nécessitent une résistance élevée et une résistance à la corrosion, tel que:
- Systèmes d'échappement
- Parties structurelles
- Composants de la coupe
7.5 Équipement industriel
Les industries chimiques et pétrochimiques comptent sur EN 1.4301 acier inoxydable pour la construction d'équipements qui gèrent les substances corrosives, y compris:
- Réacteurs chimiques
- Échangeurs de chaleur
- Réservoirs de stockage
8. Normes et certifications
8.1 A Normes
- DANS 10088-3:2015: Spécifie les conditions de livraison techniques pour les aciers inoxydables, y compris les propriétés mécaniques et les méthodes de test.
8.2 Normes internationales
- ASTM A240 / A240M: Définit les exigences de la plaque en acier inoxydable de chrome et de chrome-nickel, feuille, et se déshabiller pour les navires sous pression et les applications générales.
- ASME SA-240: Couvre les plaques de récipient sous pression, feuille, et se déshabiller dans les récipients sous pression et pour les applications générales.
8.3 Certifications de l'industrie
- Certification de la FDA: S'assure que les matériaux sont sûrs pour les applications de contact alimentaire.
- ISO 9001: Spécifie les exigences pour un système de gestion de la qualité, Assurer la qualité cohérente des produits et la satisfaction du client.
9. Comparaison avec d'autres notes d'acier inoxydable
| Propriété | DANS 1.4301 (304) | DANS 1.4307 (304L) | DANS 1.4401 (316) | DANS 1.4373 (202) |
|---|---|---|---|---|
| Teneur en carbone (%) | ≤ 0.08 | ≤ 0.03 | ≤ 0.08 | ≤ 0.15 |
| Manganèse (%) | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | ≤ 2.0 | 7.5–10.5 |
| Nickel (%) | 8.0–10.5 | 8.0–10.5 | 10.0–13.0 | 4.0–6.0 |
| Chrome (%) | 17.5–19.5 | 17.5–19.5 | 16.5–18.5 | 17.0–19.0 |
| Molybdène (%) | 0 | 0 | 2.0–2.5 | 0 |
| Azote (%) | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | ≤ 0.10 | 0.25–0,5 |
| Résistance à la traction (MPa) | 500–700 | 500–700 | 515–750 | 600–880 |
| Limite d'élasticité (MPa) | ≥ 215 | ≥ 200 | ≥ 205 | 320–340 |
| Allongement à la pause (%) | ≥ 45 | ≥ 45 | ≥ 40 | 35–45 |
| Résistance à la corrosion | Bien | Bien | Excellent | Modéré |
| Soudabilité | Excellent | Excellent | Excellent | Bien |
| Applications | À usage général | Structures soudées | Marin, chimique | Applications sensibles aux coûts |
Note:
DANS 1.4307 (304L) a une teneur en carbone inférieure, Réduire le risque de précipitations de carbure pendant le soudage.
1.4401 acier inoxydable (316) contient du molybdène, Amélioration de la résistance à la corrosion, Surtout dans les environnements de chlorure.
DANS 1.4373 (202) est un acier inoxydable austénitique développé pour fournir une alternative économique aux notes traditionnelles comme 304.
10. FAQ
10.1 Peut 304 Acier inoxydable être utilisé dans les environnements marins?
Non, c'est Contenu à faible teneur en molybdène le rend inapproprié pour les conditions riches en chlorure. Utiliser 316L ou 2205 Duplex à la place.
10.2 Quelle est la température de service maximale?
Jusqu'à 800°C dans les environnements oxydants, mais une exposition prolongée peut provoquer des précipitations de carbure.
Q2: Peut dans 1.4301 acier inoxydable être soudé?
Oui, DANS 1.4301 peut être soudé à l'aide de diverses techniques, y compris le soudage TIG et MIG, sans risque significatif de corrosion intergranulaire.
Q3: Comment fait et 1.4301 Se comparer à 1.4401?
DANS 1.4401 (316 acier inoxydable) offre une meilleure résistance à la corrosion, Surtout dans les environnements de chlorure, mais est généralement plus cher que EN 1.4301.
11. Conclusion
DANS 1.4301 L'acier inoxydable est un polyvalent, solution rentable pour les industries nécessitant une résistance à la corrosion modérée, Formabilité, et force.
Alors que ses limites dans les environnements de chlorure nécessitent une sélection de matériaux soigneuse, Sa domination dans les applications à usage général souligne son rôle en acier inoxydable «par défaut».
Pour une résistance à la corrosion critique, alliages de qualité supérieure comme 316L ou 2205 Du duplex est recommandé.
Consultez toujours les fiches techniques et les normes de l'industrie pour des applications spécifiques.