acier inoxydable

Acier inoxydable

4 Cr + 3 O₂ → 2 Cr₂O₃
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L'acier inoxydable, couramment appelé acier inox ou inox, est un acier (alliage à base de fer et de carbone), comportant moins de 1,2 % de carbone et plus de 10,5 % de chrome, dont la propriété remarquable est d'être peu sensible à la corrosion et de ne pas se dégrader en rouille.
La présence de chrome en solution au-delà de 10,5 % dans la matrice d'un acier provoque la formation d'une couche protectrice d'oxyde de chrome qui lui confère son inoxydabilité. D'autres éléments peuvent être ajoutés, notamment le nickel qui améliore les propriétés mécaniques en général et la ductilité en particulier, ou encore le molybdène ou le titane qui améliorent la stabilité de l'alliage pour des températures autres qu'ambiante, ou encore des éléments à haut point de fusion comme le vanadium et le tungstène accompagné en général d'une augmentation de la teneur en chrome, pour obtenir la résistance aux hautes températures au contact d'une flamme (aciers réfractaires).
L'acier inoxydable est devenu indispensable dans de nombreux domaines : ustensiles de cuisine (malgré sa conductivité thermique dix fois plus faible que celle de l'aluminium), objets usuels, médecine, chirurgie, bâtiment et travaux publics, construction navale, automobile, aéronautique, outillage, industries mécaniques, agroalimentaires, chimiques, transports, etc. Il est entièrement recyclable.
Les phénomènes de corrosion des métaux sont de nature électrochimique : le métal retrouve son état thermodynamiquement stable, l'état oxydé, en présence d'un milieu oxydant (eau, atmosphère, milieu naturel ou industriel). Le métal réagit avec l'environnement, cette réaction se faisant avec des échanges d'électrons.
Le fer, composant principal des aciers, s'oxyde rapidement ; la rouille qui en résulte s'effrite ou se dissout dans l'eau, exposant progressivement les parties non corrodées au milieu oxydant. À chaud, la diffusion des atomes oxydants dans l'épaisseur du métal peut aggraver et accélérer encore le problème.
Une des manières d'éviter la corrosion consiste à incorporer une proportion importante de chrome (Cr) dans l'acier (plus de 10,5 % en masse). Le chrome réagit avec le dioxygène de l'air et forme une couche d'oxyde de chrome Cr₂O₃ :
Cette couche, compacte, adhérente et donc protectrice, est appelée « couche passive » : elle forme une barrière séparant l'acier de son milieu. En temps normal, elle est invisible car très fine. Ainsi, contrairement à ce que son nom pourrait laisser penser, ledit acier n'est pas inoxydable : il s'oxyde rapidement, mais forme un oxyde de chrome protecteur en surface, contrairement à la rouille.
Il est intéressant de constater qu'une passivation à l'air simple ne se constitue pas aussi rapidement qu'une passivation chimique (sous 48h à 72h contre 12h à 48h), de plus la couche passive faite à l'air ne sera pas aussi épaisse. En cas de fortes contraintes chimiques (exposition au sel ou au chlore) ou thermiques (réseaux vapeur par exemple), la passivation à l'air ne sera pas suffisante pour protéger à long terme l'inox. La rugosité de la matière joue également un rôle important dans l'apparition de la rouille (plus elle est faible, plus le risque d'apparition de rouille diminue).
Par rapport à une électrode à hydrogène de référence, le potentiel des aciers inoxydables se situe entre le molybdène et le mercure, non loin de l'argent et du platine.
L'addition de divers éléments d'alliage permet de s'adapter au milieu spécifique dans lequel doit être utilisé l'acier, et de modifier ses propriétés mécaniques :
Il existe de fait de très nombreuses nuances d'aciers inoxydables et le choix est parfois difficile, car ils n'ont pas tous le même comportement dans un milieu donné. On les désigne souvent par les pourcentages massiques en nickel et en chrome. Ainsi, un acier inoxydable 18/10, tel que ceux utilisés en coutellerie, pour les couverts et pour la cuisine en général, contient 18 % en masse de chrome et 10 % en masse de nickel. Cette désignation est en fait très insuffisante car elle ne préjuge en rien de la structure métallurgique.
Les aciers inoxydables peuvent se corroder si l'on n'utilise pas la bonne nuance par rapport à l'environnement de la pièce (composition chimique de l'environnement, température), ou bien si la couche passive ne se forme pas avant la mise en service de la pièce :
On peut dire que :
Les premiers alliages de fer et d'acier résistant à la corrosion furent coulés dès l'Antiquité : le pilier de fer de Delhi, érigé sous ordre de Kumarâgupta I^er au V^e siècle, subsiste encore de nos jours en parfait état. Cependant, une distinction doit être faite dans le vocabulaire : ces alliages devaient leur résistance à leur haute teneur en phosphore, et non en chrome. Il ne s'agissait donc pas d'aciers inoxydables dans le sens que l'on donne actuellement au terme. Dans ces alliages et sous des conditions climatiques favorables, il se forme en surface une couche de passivation d'oxyde de fer et de phosphates qui protège le reste du métal bien mieux qu'une couche de rouille.
Les premiers aciers résistants à base de chrome furent développés par le métallurgiste français Pierre Berthier, qui remarqua leur résistance à certains acides et imagina leur application en coutellerie. Cependant, à l'époque, on n'utilisait pas les bas taux en carbone et haut taux en chrome couramment utilisés dans les aciers inoxydables modernes, et les alliages obtenus alors, trop riches en carbone, étaient trop fragiles pour avoir un véritable intérêt.
En 1878, les établissements Jacob Holtzer^[1] situés à Unieux (Loire) commencent la production industrielle d'aciers au creuset chromés. Pour autant, seules de meilleures caractéristiques mécaniques sont alors recherchées, la corrosion intéressant peu les métallurgistes. Ainsi, en 1890, à ce sujet, Henry Marion Howe se contente de rapporter que « le chrome est réputé accélérer la rouille du fer^{[note 1]} »^[2].
Dans les années 1890, l'Allemand Hans Goldschmidt développa et breveta un procédé appelé la thermite qui permettait d'obtenir du fer sans carbone. Entre 1904 et 1911, divers chercheurs, notamment le Français Léon Guillet, mirent au point différents alliages que l'on pourrait aujourd'hui considérer comme inoxydables. En 1911, l'Allemand Philip Monnartz mettait en évidence l'influence du taux en chrome des alliages et leur résistance à la corrosion.
Enfin, en 1913, l'Anglais Harry Brearley des laboratoires Brown-Firth (Sheffield, Angleterre), en travaillant sur l'érosion dans les canons d'armes à feu, développa un acier qu'il baptisa rustless (« sans rouille ») : il s'aperçut que des échantillons polis en vue d'examens de laboratoire ne subissaient pas d'oxydation. Cet acier sera ensuite rebaptisé stainless (« sans tache », ou « pur »), ce sera officiellement le premier acier à porter le nom d'« inoxydable » ; Brearley entra dans l'histoire comme leur inventeur. Il s'agissait alors d'un acier inoxydable martensitique (0,24 % en carbone et 12,8 % en chrome). Cependant, d'autres aciers comparables avaient été développés en Allemagne par Eduard Maurer (de) et Benno Strauss (de) qui élaboraient un acier inoxydable austénitique (21 % de chrome et 7 % de nickel) pour Krupp AG. Aux États-Unis, Christian Dantsizen et Frederick Becket lancèrent déjà la fabrication industrielle d'acier inoxydable ferritique. En 1908, Krupp avait déjà construit des navires à coque en acier inoxydable chrome-nickel.
En 1924, William Herbert Hatfield (en), qui succéda à Harry Brearley à la tête des laboratoires Brown-Firth, élabora l'acier « 18/8 » (18 % en masse de chrome et 8 % en nickel) qui est probablement le représentant le plus utilisé des aciers inoxydables fer-nickel-chrome.
En 1925 est mis au point le Procédé Ugine-Perrin dans les usines savoyardes de la Société d'électrochimie, d'électrométallurgie et des aciéries électriques d'Ugine, future Ugitech, une méthode permettant d'obtenir un acier inoxydable à la fois pur, fiable et bon marché, par agitation des aciers avec des laitiers préalablement fondus, pour obtenir une épuration complète des aciers.
Pour être classé dans la catégorie inoxydable, un acier doit contenir au moins 10,5 % de chrome (Norme EN 10020).
Les principales familles d'aciers inoxydables sont les suivantes :
Les plus courants (analyses chimiques : en % pondéral) sont :
La plupart des aciers inoxydables utilisés sont conformes à des normes :
Concernant le tableau d'équivalence ci-dessous, il faut remarquer que la nuance américaine de type 316 autorise une teneur en molybdène de 3 % maximum, ce qui peut poser un problème de conformité lorsque la spécification cite une norme européenne qui limite la teneur en molybdène à 2,5 %.
Les principales formes de produits sont :
Comme tous les métaux, ces aciers peuvent subir une corrosion chimique uniforme qui attaque les surfaces de manière régulière ; on peut alors mesurer la masse perdue par unité de surface et par unité de temps.
D'autres formes de corrosion caractérisent les aciers inoxydables austénitiques et peuvent se révéler très gênantes à l'usage :
Les aciers inoxydables sont des aciers auxquels on a ajouté du chrome. Conformément à la norme européenne EN 10088-1^[3], un acier est classé acier inoxydable s'il contient au minimum 10,5 % en masse de chrome et moins de 1,2 % de carbone.
La teneur en carbone est limitée à un maximum de 1,2 % en masse afin d'éviter la formation de carbures^[4] (notamment de carbures de chrome qui sont des composés chimiques très stables) qui sont préjudiciables au matériau. Par exemple, le carbure Cr₂₃C₆, qui peut apparaître dans l'austénite 18-9, a un effet négatif vis-à-vis de la corrosion intergranulaire (appauvrissement très important en chrome aux abords des carbures formés provoquant la perte du caractère d'inoxydabilité par captation du chrome)^[5].
Le fer pur possède trois formes allotropiques en fonction de la température :
Le chrome est un élément dit alphagène. Il favorise fortement la forme ferritique. Sur le diagramme de phase Fe-Cr, le domaine austénitique est assez réduit et est représenté par un domaine limité appelé boucle gamma.
Pour des teneurs supérieures à 11,5 % de chrome, l'alliage reste ferritique dans toute la plage de température. Il y a disparition de la transformation allotropique α-γ. Entre 10,5 et 11,5 % de chrome, l'alliage est biphasé ferrite + austénite dans certaines plages de température. Il subit une transformation ferrite/austénite pour des teneurs inférieures à 10,5 %.
On notera que le chrome jusqu'à 8 % abaisse la température A3 et se comporte comme un élément gammagène. Ce comportement s'inverse pour des teneurs supérieures à 8 %, point à partir duquel cette température augmente^[8].
Au-delà de 12,7 % de chrome, dans le cadre d'un refroidissement lent, il peut y avoir formation de phase intermétallique sigma (σ) à des températures comprises entre 820 °C et 475 °C. Elle précipite au joint de grains ou dans la matrice ferritique, entraînant une fragilité^[9]. Une hypertrempe consiste à refroidir rapidement (trempe à l'eau) l'acier au-dessous de 475 °C pour bloquer la formation de phase σ.
Le nickel est, à l'opposé du chrome, un élément dit gammagène. Il ouvre le domaine austénitique.
Concrètement, l'addition de nickel augmente la taille de la boucle gamma.
D'autres éléments ont un rôle alphagène ou gammagène. Un rôle particulier est tenu par le carbone et l'azote.
Le carbone a un rôle gammagène et rentre donc en « compétition » avec le chrome^[5]. En fait, plus que le carbone seul, c'est le couple carbone-azote dont il faut tenir compte, ces deux éléments étant des éléments d'alliage d'insertion contrairement aux autres éléments qui sont des éléments de substitution^[10]
Les éléments alphagènes sont le chrome, le molybdène, le silicium, le titane, le niobium, le vanadium, le tungstène, l'aluminium et le tantale^[11].
Les éléments gammagènes sont le nickel, le carbone, l'azote, le cobalt et le manganèse. Le manganèse peut avoir un rôle plus complexe^[11].
Plusieurs modèles approximatifs ont été mis au point pour prévoir le comportement de l'alliage en fonction de la composition globale de l'alliage. Les teneurs sont affectées de coefficients établis par expérience afin de tenir compte du poids de chacun des éléments.
Pour les produits laminés, il existe le modèle de Pryce et Andrew donnant les équations suivantes :
On remarquera le poids important du carbone et de l'azote.
Il existe également le modèle de Schaeffler et le modèle de Delong pour les aciers inoxydables à l'état brut de soudage^[12] :
Dans le modèle de Delong, seule la formule du nickel équivalent diffère du modèle de Schaeffler avec la prise en compte de l'azote :
Les aciers au chrome sont ferritiques et magnétiques à l'état adouci. Certains se comportent comme des aciers spéciaux auto-trempants, d'autres ne se trempent que partiellement ou pas du tout. Les aciers au nickel-chrome sont en général austénitiques, ils sont livrés à l'état hypertrempé^[13]. Après certaines phases de travail, dans certains cas après soudage, il arrive que ces aciers subissent à nouveau un traitement d'hypertrempe (réchauffage à 1 100 °C environ), pour remettre en solution des composés intermétalliques et/ou chimiques qui auraient pu se former. L'hypertrempe est toujours suivie d'un refroidissement rapide pour traverser très rapidement les zones de températures où il pourrait se former des précipités, comme le carbure de chrome (Cr₂₃C₆), ou des phases intermétalliques indésirables. Cette hypertrempe confère à l'acier les propriétés qu'il avait lors de son élaboration.
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On distingue les quatre familles d'aciers inoxydables suivantes :
Ils sont utilisés lorsque les caractéristiques de résistance mécanique sont importantes. Les plus courants titrent 13 % de chrome avec au moins 0,08 % de carbone. D'autres nuances sont plus chargées en éléments d'addition, avec éventuellement un faible pourcentage de nickel.
Exemples : X20Cr13, X46Cr13, X29CrS13, N690Co (X105CrCoMo18-2).
Ils ne prennent pas la trempe. On trouve dans cette catégorie des aciers réfractaires à haute teneur en chrome (jusqu'à 27 %), particulièrement intéressants en présence de soufre. Les aciers ferritiques sont parfois utilisés comme barrière de résistance à la corrosion (tôles plaquées, tôles revêtues, protégées [dites « claddées », de cladding, « habillage », « revêtement »]) des parois d'équipements sous pression en acier utilisés dans les industries pétrochimique et chimique. Ces aciers sont souvent utilisés en lieu et place des aciers austénitiques pour la réalisation d'ustensiles de cuisine. Certains aciers ferritiques, intégrant du titane dans leur composition, développent une résistance à la corrosion semblable aux aciers austénitiques.
Exemples : X6Cr17, X6CrMo17-1, X3CrTi17.
Ce sont de loin les plus nombreux, en raison de leur résistance chimique très élevée et de leur ductilité comparable à celle du cuivre. Les teneurs en éléments d'addition sont d'environ 18 % de chrome et 10 % de nickel. La teneur en carbone est très basse et leur stabilité peut être améliorée par des éléments tels que le titane ou le niobium. De par leur excellente ductilité, ces aciers ont aussi un domaine d'utilisation aux basses températures (jusqu'à −200 °C) et sont en compétition avec les alliages légers et l'acier à 9 % de nickel pour la réalisation d'équipements destinés à la cryogénie.
Exemples : X2CrNi18-9, X2CrNiMo17-12-2.
Leur solidification se fait d'abord en structure ferritique (ferrite delta) suivie d'une transformation partielle, en phase solide, en structure austénitique, certains (notamment dans le monde du soudage) préfèrent donc l'appellation ferrito-austénitiques. Ils ont des propriétés de résistance à la corrosion intergranulaire ainsi qu'à la corrosion en eau de mer remarquables et présentent, pendant l'essai de traction, un palier élasto-plastique. Ils ont un comportement mécanique semblable aux aciers de construction. Le simple fait de désigner correctement ces aciers permet de tout de suite comprendre qu'un refroidissement lent depuis l'état liquide, pendant le soudage par exemple, permettra à un maximum de phase ferritique de se transformer en phase austénitique et réciproquement, un refroidissement rapide aboutira à un gel de la ferrite laissant peu de possibilités à la transformation austénitique et donc, par voie de conséquence, une sensibilité accrue à la fissuration.
Exemple : X2CrNiN23-4.
La connaissance des types d'acier est essentielle pour les systèmes constitués d'éléments assemblés mécaniquement ou par soudage. La mise en présence de deux aciers inoxydables trop différents dans un électrolyte peut en effet provoquer des phénomènes de corrosion électrochimique très destructeurs.
Les chiffres de production mondiale d'aciers inox sont publiés chaque année par l'ISSF. Ils couvrent l'ensemble des produits plats et longs.
* Tonnes brutes = tonnes sorties de l'aciérie (avant laminage et transformation aval).
La Chine produit plus de la moitié de l'inox dans le monde depuis 2017.
La répartition de la production par famille est la suivante (chiffres de 2017) :
** Les chiffres 300, 200 et 400 sont ceux de la numérotation ASTM/AISI des nuances inox.
Cette répartition change peu d'une année sur l'autre.
Les facteurs favorables à la lutte contre la corrosion sont également applicables aux aciers inoxydables :
Par rapport à d'autres matériaux métalliques, les aciers inoxydables possèdent certaines propriétés particulières dont il faut tenir compte lors de la mise en forme :
Les pièces massives doivent donc être chauffées lentement jusqu'à environ 800 °C avant d'être portées plus rapidement à la température de travail, qui se situe aux alentours de 1 000 °C. Il faut éviter avant tout la décarburation des aciers martensitiques, le maintien prolongé à haute température des aciers ferritiques et des aciers austénitiques, dont le grain grossit facilement et se révèle difficile ou parfois même impossible à régénérer. Le refroidissement rapide à l'eau, après travail, est souvent préconisé.
C'est le plus souvent sous forme de tôles ou de tubes que l'on utilise les aciers inoxydables, et dans ce cas on est souvent obligé de pratiquer un recuit d'adoucissement après des opérations telles que l'emboutissage, pour éviter le maintien de contraintes résiduelles trop élevées.
Le dégraissage avant traitement doit être particulièrement soigné, les atmosphères oxydantes sont les plus indiquées et les atmosphères carburantes doivent être proscrites.
Les aciers martensitiques trouvent leur principale utilisation en construction mécanique, sous forme de pièces massives. Pour obtenir la résistance voulue, ils sont généralement trempés puis revenus. L'adoucissement s'impose généralement après l'écrouissage résultant du travail à froid. Le revenu abaissant la résistance à la corrosion, il vaut mieux utiliser une nuance moins riche en carbone qui diminue l'intensité de la trempe et permet d'éviter un revenu à trop haute température.
Les aciers ferritiques ne prennent pas la trempe mais il faut souvent les recuire, par exemple entre deux passes d'emboutissage et, dans des cas bien particuliers et après avis du producteur de l'acier, après soudage. Un trop long maintien à température élevée engendre une certaine fragilité par suite du grossissement du grain.
Les aciers austénitiques et austéno-ferritiques sont adoucis par un traitement à haute température, de 900 °C jusqu'à 1 150 °C, suivi d'un refroidissement aussi rapide que possible. La résistance à la corrosion, particulièrement à sa forme intergranulaire, nécessite de pratiquer autant que possible un traitement d'hypertrempe.
La détente des tensions internes peut se faire à température relativement basse, environ 400 °C ou 450 °C.
Les aciers inoxydables à durcissement structural nécessitent des traitements particuliers selon les nuances.
Toutes les techniques habituelles du travail à froid sont applicables aux aciers inoxydables et donc aux pièces obtenues à partir de tôles ou de fils que l'on peut trouver dans d'innombrables objets d'usage courant.
Les aciers inoxydables sont relativement durs et cette dureté s'élève par écrouissage, au fur et à mesure qu'on les déforme. Ce phénomène est particulièrement marqué pour les aciers austénitiques. Les aciers ferritiques s'écrouissent moins et l'allongement qu'on peut leur imposer est plus faible.
Le « retour élastique » après formage est beaucoup plus grand que pour les aciers doux « ordinaires ».
La lubrification entre les pièces en cours de formage et les outils est essentielle et ne pose pas de problèmes particuliers pour la plupart des opérations. Toutefois, pour les pièces à caractère décoratif, des défauts superficiels peuvent se former à la suite d'un grippage intempestif. L'emploi d'outils en acier trempé, en fonte grise à graphite lamellaire (GJL type « meehanite ») ou encore en cupro-aluminium ainsi que les protections par des vernis pelables ou des feuilles plastiques constituent souvent une bonne solution.
L'écrouissage diminue la résistance à la corrosion et crée parfois un magnétisme résiduel par suite de la formation de martensite (dite « martensite d'écrouissage ») dans la famille des austénitiques. Un recuit permet de restaurer les structures.
Le pliage à la presse ou à la molette ne présente pas de difficulté particulière.
L'emboutissage nécessite des machines deux fois plus puissantes que celles qui servent pour l'acier doux. La pression exercée par les serre-flans doit être suffisante pour éviter les plissements mais pas trop pour éviter les déchirures. Les matrices et poinçons en fontes alliées au nickel-chrome donnent les meilleurs résultats, les feuilles minces peuvent être conformées dans des matrices en alliage cuivre-zinc. Les congés doivent avoir un rayon ni trop petit, ni trop grand, pour éviter à la fois un écrouissage excessif et les plissements, on prend en général entre 5 et 10 fois l'épaisseur des flans. La lubrification s'effectue avec tous les lubrifiants classiques, solutions savonneuses, huiles solubles ou non, avec dans les cas difficiles des ajouts de lubrifiants solides ou de matières chimiquement actives : plomb, talc, graphite, bisulfure de molybdène, huiles sulfurées ou sulfochlorées, additifs phosphorés, etc. Les recuits se font de préférence en atmosphère oxydante et autant que possible aussitôt après l'emboutissage.
Le repoussage ne pose pas de problème particulier, les précautions à prendre sont les mêmes que pour l'emboutissage, les meilleurs outils sont en acier cémenté.
Les procédés de soudage existants restent valables dans l'ensemble ; on recherche naturellement des soudures saines, sans porosités, dotées d'une bonne résistance mécanique, mais ici il faut en outre qu'elles conservent les qualités de résistance à la corrosion qui sont celles des matériaux de base.
Avant de procéder au soudage d'un acier inoxydable, il est extrêmement important de nettoyer convenablement les bords à souder y compris les abords (sur une zone qui pourrait atteindre une température supérieure à 400 °C) de toutes traces de graisse, de dépôts de carbone (traçage au crayon mine) ou autres impuretés de façon à éviter la formation de carbures du genre Cr₂₃C₆ ce qui provoquerait un fort appauvrissement en chrome (de l'ordre de 95 %) et donc la perte d'inoxydabilité de ces zones appauvries. Une très bonne méthode de nettoyage consiste à utiliser un jet de vapeur surchauffée. Les mêmes précautions sont à prendre lors du coupage thermique (plasma, LASER) et les traitements thermiques.
En principe les aciers inoxydables se travaillent dans des ateliers dit « blancs », c'est-à-dire présentant une propreté accrue et l'absence de matière pouvant polluer l'acier inoxydable. Dans les cas où la propreté doit être poussée (aviation, spatial, alimentaire, chimie, pharmacie…), l'accès à l'atelier se fait par sas et l'atmosphère est surpressurisée.
La propriété de la couche d'oxyde ne doit pas faire oublier que le chrome est oxydable et donc de la nécessité de protéger le bain de fusion de l'action de l'oxygène par une atmosphère inerte qui peut être selon le cas, de l'argon ou de l'hélium ou de l'azote voire le vide, dans des procédés de soudage sans laitier comme le TIG, le MIG, le A-TIG, le plasma, le laser, le faisceau d'électron.
On a toujours intérêt à privilégier les méthodes qui limitent dans le temps et en volume la fusion du métal : le soudage par résistance (par points, à la molette, par étincelage) donne d'excellents résultats et il ne faut pas oublier le brasage, qui ne provoque aucune fusion du métal de base. Le brasage diffusion sous vide donne d'excellents résultats pour l'assemblage de pièces usinées relativement petites et aux profils complexes (pièces d'horlogerie, micro-moteurs, prothèses, instrumentation…). Les brasures à l'argent donnent des joints très résistants mais le brasage au cuivre, à l'étain et, par voie de conséquence le soudo-brasage au laiton sont formellement proscrits car ils provoquent une décohésion granulaire et la ruine de l'assemblage.
Le meilleur moyen pour souder les aciers inoxydables, lorsque c'est possible, est le soudage avec métal d'apport austénitique. Tous les procédés traditionnels sont utilisables sauf le chalumeau : soudage à l'arc à l'électrode enrobée, le soudage à l'arc submergé, les procédés sous atmosphère inerte comme le TIG et le MIG, le soudage plasma. Le flux d´argon ou d'hélium autour de l'arc électrique empêche l'oxydation du bain de fusion ainsi que pendant le transfert du métal d'apport. Le chalumeau ne doit pas être utilisé parce que le carbone contenu dans la flamme pénètre le métal fondu et le rend cassant. Le chalumeau n'est utilisable que pour braser, donc sans fondre l'inox.
Les rivets donnent des joints bien serrés en raison de leur coefficient de dilatation élevé. Au-dessous de 5 mm, on peut riveter à froid. L'étanchéité est généralement moins bonne que pour les aciers ordinaires, en raison de l'absence de rouille.
Il est bien entendu conseillé de ne pas « marier » les métaux de façon disparate, afin d'éviter la corrosion électrochimique que cela ne manquerait pas de provoquer. La visserie et la boulonnerie en acier inoxydable s'imposent donc tout naturellement.
Du point de vue de l'usinage les aciers inoxydables peuvent être classés en deux catégories :
Les angles de taillant doivent être les plus grands possibles pour accentuer la solidité des arêtes et faciliter l'évacuation de la chaleur. Les angles de coupes très positifs évitent le phénomène de collage et d'arête rapportée.
Les liquides de coupe jouent un rôle particulièrement important dans le cas des aciers austénitiques. Une très forte onctuosité (capacité d'un lubrifiant à se fixer solidement aux parois par suite de divers phénomènes d'adsorption) est nécessaire : on utilisera donc des huiles minérales soufrées ou sulfochlorées additionnées éventuellement de corps gras comme l'huile de ricin ou de colza.
Les aciers ferritiques et martensitiques se travaillent comme les aciers courants, mais pas les austénitiques. Ceux-ci ont une forte propension au grippage et il faut veiller à la bonne dépouille latérale des scies et des poinçons ; la puissance des machines doit être nettement plus élevée. Dans tous les cas on veillera à bien éliminer les parties endommagées, particulièrement dans le cas de découpage au plasma.
Le caractère d'inoxydabilité primaire de l'acier dit inoxydable étant essentiellement dû à la protection offerte par la couche d'oxyde de chrome, il est parfois indispensable de la reconstituer au moyen d'un traitement de surface approprié.
Il faut avant tout éliminer toute la calamine, les particules ferreuses plus ou moins adhérentes à la suite du passage dans les outillages de fabrication ou du brossage à la brosse métallique, les résidus d'outillages abrasifs (surtout s'ils ont auparavant servi à travailler des aciers ordinaires). Le décapage chimique et le sablage sont vivement conseillés.
Il faut toujours veiller à ce que les pièces que l'on met en service soient convenablement passivées, ce qui peut se faire si on les abandonne suffisamment longtemps à l'air ou si on les oxyde chimiquement pour gagner du temps.
Pour éviter la contamination des surfaces, les outils de meulage et de polissage doivent autant que possible être réservés au travail des aciers inoxydables. Les pellicules graisseuses qui se forment souvent au cours de ces opérations doivent être soigneusement éliminées car elles isolent le métal et empêchent sa passivation.
Le polissage est indiqué seulement dans les cas où il peut réellement améliorer l'état de surface, on peut souvent s'en passer pour les tôles laminées à froid.
La tribofinition est une méthode efficace et très reproductible pour améliorer les états de surface des pièces en Inox. Les équipements utilisés sont des vibrateurs ou des centrifugeuses satellitaires ; il faut ensuite identifier les médias abrasifs adaptés à la morphologie des pièces à traiter.
Autant que possible on soignera la qualité des soudures pour que l'on n'ait pas besoin de les parachever par meulage, car cette opération diminue leur résistance.
Le polissage électrolytique provoque généralement moins de pertes de matière que le polissage mécanique. Cependant il doit être conduit selon des prescriptions très strictes pour donner de bons résultats.
Dans beaucoup de cas un nettoyage au savon suffit. Il existe des détersifs appropriés mais rien ne vaut en fin de compte l'acide nitrique qui élimine les dépôts et laisse une surface très bien passivée.
L'expression « nickel chrome » (plus tard raccourcie en « nickel ») est apparue pour désigner quelque chose d'excellent.
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