L’AISI 316 est un acier inoxydable austénitique utilisé pour la fabrication de pièces dans les industries alimentaire, chimique, maritime et médicale en raison de sa remarquable résistance à la corrosion, de sa bonne ductilité, de sa bonne usinabilité et de sa bonne formabilité. Si vous recherchez des pièces résistantes à la corrosion pour votre projet, lisez attentivement ce guide complet sur l’acier inoxydable AISI 316 afin de comprendre sa composition chimique, ses propriétés et ses applications.
Qu’est-ce que le matériau AISI 316 ?
L’AISI 316, l’un des aciers inoxydables austénitiques contenant du molybdène, est réputé pour son excellente résistance à la corrosion et se comporte particulièrement bien dans les milieux chlorurés et autres environnements chimiques industriels. Il présente également une bonne résistance mécanique et une bonne ductilité, ce qui le rend adapté à la fabrication de pièces pliées. En règle générale, l’AISI 316 est souvent utilisé pour la fabrication de composants nécessitant une résistance au sel ou une résistance à l’oxydation à haute température.
Quel est l’autre nom de l’AISI 316 ?
L’AISI 316 est également appelé acier inoxydable 18/10 ou acier au chrome-nickel-molybdène, en fonction de sa composition chimique ou de ses éléments d’alliage. Il contient 18 % de Cr et 10 % de Ni. Par ailleurs, dans les applications pratiques, on le désigne aussi comme acier inoxydable de qualité marine ou acier inoxydable 316.
À quoi correspond un matériau 316 ?
Selon les différents pays ou systèmes de normes industrielles, l’AISI 316 possède plusieurs dénominations équivalentes. Ses matériaux équivalents incluent :
- UNS S31600 : Système de numérotation unifié
- EN 1.4401 : Norme européenne
- SUS 316 : Norme industrielle japonaise
- X5CrNiMo17-12-2 : désignation allemande/européenne
- 06Cr17Ni12Mo2 : norme chinoise
Ils présentent une composition chimique similaire et des caractéristiques et fonctions presque identiques. Par conséquent, ils peuvent être utilisés pour les mêmes applications.
Composition chimique de l’AISI 316
La composition chimique de l’acier inoxydable AISI 316 détermine sa résistance aux fissures, sa résistance à la corrosion et son comportement en termes de durcissement par travail lors des opérations de pliage. Le tableau ci-dessous présente ses principaux éléments chimiques et leurs teneurs (selon la norme ASTM A240).
| Élément | Poids (%) |
| Carbone (C) | ≤ 0,08 |
| Silicium (Si) | ≤ 1,00 |
| Manganèse (Mn) | ≤ 2,00 |
| Phosphore (P) | ≤ 0,045 |
| Soufre (S) | ≤ 0,030 |
| Chrome (Cr) | 16,0 – 18,0 |
| Nickel (Ni) | 10,0 – 14,0 |
| Molybdène (Mo) | 2,00 – 3,00 |
| Fer (Fe) | Équilibre |
Le molybdène est l’élément clé qui distingue l’AISI 316 de l’AISI 403 ; il renforce directement la résistance à la corrosion du matériau sous contrainte de flexion. La teneur en nickel de 10 à 14 % assure une microstructure austénitique stable à l’AISI 316, ce qui favorise une meilleure plasticité lors du pliage.
Résistance à la corrosion
Le chrome permet à l’acier inoxydable 18/10 de former une couche passive dense à la surface, ce qui empêche la corrosion. Dans les milieux contenant des ions chlorure, le molybdène peut réduire le taux de détérioration local des films passifs et augmenter le potentiel de piqûres. Quant à Pièces en acier inoxydable 316 pliées, il est recommandé d’effectuer un décapage acide ou un traitement de passivation pour restaurer l’intégrité du film passif.
Résistance à l’oxydation
La résistance à l’oxydation de l’acier inoxydable AISI 316 est déterminée par le chrome et le nickel. Le chrome peut former une couche continue d’oxyde Cr2O3 à des températures élevées, empêchant ainsi la diffusion de l’oxygène dans la matrice du matériau. Dans certains cas, l’AISI 316 peut conserver une bonne résistance à l’oxydation jusqu’à une température de 870 °C.
Comportement de passivation
L’acier inoxydable AISI 316 peut former un film d’oxyde riche en chrome d’une épaisseur de 2 à 5 nanomètres. Lors de la fabrication, la technique de pliage peut facilement détruire ce film passif d’origine. Par conséquent, les pièces en acier inoxydable 316 résistantes à la corrosion nécessitent un traitement de passivation, et la durée du décapage doit être soigneusement contrôlée afin d’éviter une corrosion excessive.
Propriétés physiques de l’AISI 316
Les propriétés physiques déterminent la conductivité thermique, la dilatation thermique et les performances magnétiques de l’acier inoxydable 316 pendant la fabrication. Ces paramètres peuvent influencer directement le processus de cintrage et les dimensions des pièces en acier inoxydable 316.
Conductivité thermique
À température ambiante, l’AISI 316 présente une conductivité thermique d’environ 15 W/(m·K), nettement inférieure à celle de l’acier au carbone. Cette caractéristique signifie que l’acier inoxydable 316 a une faible conductivité thermique. Par conséquent, lors du cintrage à chaud, la chaleur est difficile à dissiper. Il convient donc, lors du cintrage à chaud de l’acier inoxydable 316, de contrôler la vitesse de chauffage et la zone de chauffage afin d’éviter la fissuration.
Coefficient de dilatation thermique
Le coefficient de dilatation linéaire de l’acier inoxydable AISI 316 est de 16,5 × 10⁻⁶ /°C, ce qui est nettement plus élevé que celui de l’acier au carbone ainsi que de l’acier inoxydable ferritique et de l’acier au carbone.
Propriétés magnétiques
L’acier inoxydable AISI 316 est non magnétique. Il possède une structure cristalline FCC stable grâce à sa forte teneur en nickel. Dans cette structure, les atomes métalliques et les électrons ne s’alignent pas de manière à créer une attraction magnétique, ce qui rend l’acier inoxydable 316 paramagnétique.
Propriétés mécaniques de l’AISI 316
Les propriétés mécaniques sont essentielles pour la fabrication des pièces en AISI 316. Examinons ici ses propriétés mécaniques et leurs impacts.
Limite d’élasticité
À l’état recuit, la limite d’élasticité typique de l’AISI 316 est de 205 à 240 MPa, ce qui est relativement faible. Cela signifie que le matériau 316 est facilement susceptible d’entrer dans la phase de déformation plastique, ce qui facilite le formage par cintrage. Toutefois, dans la pratique industrielle, le processus de cintrage peut entraîner un durcissement par écrouissage de l’acier inoxydable 316.
Résistance à la traction
La résistance à la traction de l’AISI 316 est généralement de 515 à 620 MPa. Lors du cintrage, la contrainte de traction exercée sur la surface extérieure de l’acier inoxydable 316 ne doit pas dépasser sa résistance à la traction; sinon, le matériau risque de se fissurer. Pour éviter ce risque, il est possible d’optimiser la conception des pièces, par exemple en déterminant le Rayon de courbure minimal.
Allongement
À l’état recuit, l’allongement minimal de l’acier inoxydable 316 est d’environ 40 %, et la plage courante se situe entre 40 et 50 %. On constate aisément que l’acier inoxydable 316 présente un allongement élevé, ce qui signifie qu’il peut subir une déformation importante avant de se rompre. C’est pourquoi l’acier 316 est très adapté au cintrage, au formage et au emboutissage profond.
Dureté
La dureté typique de l’AISI recuit est de HB 150 à 220 HRB. Cette dureté relativement faible facilite le formage par estampage et réduit l’usure des outils. Toutefois, après le cintrage de la tôle métallique, le durcissement local par écrouissage peut conduire à une dureté plus élevée (300 à 400 HRB). Cette dureté accélère l’usure des outils lors de l’usinage de l’AISI 316. Par conséquent, pour les pièces nécessitant à la fois le cintrage et l’usinage, il est recommandé d’utiliser des outils en alliage dur afin de réduire la vitesse de coupe.
Module d’élasticité
Le module d’élasticité de l’AISI 316 est d’environ 193 GPa, ce qui est très proche de celui de l’acier au carbone. Le module d’élasticité est le Paramètre clé pour le calcul du retour élastique.
Pourquoi choisir l’AISI 316 pour la fabrication de pièces ?
Choisissez l’acier inoxydable AISI 316 pour les pièces cintrées en raison de sa résistance à la corrosion, de sa résistance mécanique et de sa malléabilité. Par rapport à l’acier 304, la teneur en molybdène de l’acier inoxydable 316 lui confère une durée de vie plus longue dans les environnements salins et acides. En outre, sa soudabilité supérieure facilite la liaison entre les pièces en acier inoxydable 316 et d’autres composants. Par conséquent, l’acier inoxydable AISI 316 est le matériau optimal pour la fabrication d’équipements chimiques, de composants marins et de dispositifs médicaux.
L’acier inoxydable 316 est-il pliable ?
Oui, l’AISI 316 présente une excellente formabilité à froid. En raison de son allongement élevé, l’acier inoxydable 316 peut être plié en feuilles, en barres et en tubes à température ambiante. Cependant, il nécessite une force de pliage plus importante, car son taux d’écrouissage est supérieur à celui de l’acier inoxydable 304.
Comment plier des pièces en acier inoxydable AISI 316 ?
Plier l’AISI 316 en suivant ces directives :
- Calcul du rayon minimal de cintrage
Le rayon de courbure doit être égal à 1,5 à 2,0 fois l’épaisseur de la tôle (t).
- Compensation du retour élastique
Le retour élastique doit être déterminé par essais de pliage, en fonction de la limite d’élasticité et du module d’élasticité de l’acier inoxydable 316.
- Choix des outillages
En règle générale, la largeur d’ouverture de la matrice en V doit être de 6 à 8 fois l’épaisseur de la tôle, tandis que le rayon de la poinçonneuse doit correspondre au rayon intérieur de courbure souhaité.
- Contrôle de la vitesse de pliage
Il est recommandé d’utiliser une vitesse de pliage modérée (10 à 30 mm/s) afin d’éviter une charge d’impact à grande vitesse.
À quoi sert l’AISI 316 ?
L’AISI 316 est largement utilisé pour la fabrication de composants destinés à être exposés à des environnements corrosifs. Il peut être employé pour produire des éléments structurels de haute précision et très résistants à la corrosion. Voici ses applications typiques.
Pièces alimentaires
- Boîtiers en tôle
- Enceintes
- Réservoirs et conteneurs
Pièces médicales
- Boîtiers d’instruments
- Plateaux
- Contenants de stérilisation
Pièces marines
- Panneaux
- Couvercles
- Supports
Pièces d’équipement chimique
- Plaques filtrantes
- Plaques d’échangeur de chaleur
- Déflecteurs de précision
Considérations lors du pliage de tôles en AISI 316
Lors du pliage de tôles en AISI 316, il convient de prendre en compte le retour élastique, le rayon de courbure et l’épaisseur des plaques afin d’assurer la précision dimensionnelle et de maintenir des coûts raisonnables.
Ressort de retour
Springback is the most important phenomenon requiring compensation in AISI 316 bending. The yield strength of AISI 316 is 205-240 Mpa, and modulus of elasticity is 193 Gpa, so the theoretical elastic recovery strain ranges from 0.00106-0.00124 mm/mm.
Les méthodes d’ajustement technique comprennent :
- Surpliage
- Formage par fond
- Pliage par étirement
Rayon de courbure minimal
Le rayon minimal de courbure correspond à la valeur la plus petite autorisée pour le rayon intérieur de courbure sans provoquer de fissures à la surface. Pour les tôles en AISI 316, le rayon minimal de courbure recommandé est :
- Lorsque t≤3mm, Rmin ≈ 1,0 t ;
- Lorsque 3mm≤t≤6mm, Rmin≈ 1,5 t ;
- Lorsque t≥6mm, Rmin≈ 2,0 t ;
Si le rayon de courbure est trop petit, des fissures mineures ou une rupture peuvent survenir.
Épaisseur de la tôle
L’épaisseur des tôles en acier inoxydable 316 peut influencer directement la force de pliage, le choix du moule et la qualité du pliage. Par exemple, la force de pliage requise pour une tôle AISI 316 de 4 mm d’épaisseur est quatre fois supérieure à celle d’une tôle de 2 mm d’épaisseur. En outre, les variations de la tolérance d’épaisseur peuvent entraîner des fluctuations du retour élastique lors du pliage.
Conclusion
Pour les ingénieurs, l’AISI 316 est un acier inoxydable austénitique réputé pour sa résistance à la corrosion inégalée grâce à ses éléments chimiques Ni et Mo, ce qui garantit la fiabilité des pièces dans les industries marines, chimiques, agroalimentaires et dans les dispositifs médicaux. De plus, il est adapté au cintrage en raison de sa bonne formabilité. Le service de fabrication par cintrage de Tuofa peut vous aider à produire des pièces en acier inoxydable avec une grande précision et une surface lisse.
FAQ
Est-ce que l’acier 304 ou 316 est plus facile à cintrer ?
L’acier inoxydable 304 est plus facile à plier car son taux d’écrouissage est plus faible, son allongement est plus élevé et sa limite d’élasticité est relativement basse. C’est pourquoi le pliage de l’acier inoxydable 304 nécessite une force de pliage moindre et un angle de retour élastique plus faible.
Quel acier inoxydable est le mieux adapté au pliage ?
En ce qui concerne le pliage à froid, les aciers AISI 304 ou 430 sont faciles à plier. Toutefois, si vous avez besoin d’une excellente résistance à la corrosion, l’acier inoxydable 316 est le meilleur choix. Pour les opérations de pliage complexes, vous pouvez opter pour les grades 316L ou 317L, qui présentent un taux d’écrouissage plus faible et une meilleure plasticité. L’acier inoxydable martensitique n’est généralement pas recommandé pour le pliage.
Qu’est-ce qu’un support en acier inoxydable ?
Un support en acier inoxydable est un composant structurel fabriqué par pliage, emboutissage ou soudage. Il sert à fixer, soutenir ou connecter d’autres pièces usinées. Les types spécifiques de supports comprennent les pièces pliées en forme de L, de U ou de Z. Les supports en acier inoxydable AISI 316 sont largement utilisés dans les équipements marins et chimiques en raison de leur haute résistance mécanique et de leur excellente résistance à la corrosion.