STAC Slameuterstraat 1 b B-2580 Putte Belgique une division de GuiDon sa TVA : BE 0453.727.693 RPR Malines STA C Let STA Ckle those corrosion problems! S T A C : +32 15 253810 E- : info@stacoat.com Industrial : stacoat.com Coatings Banque: CRELAN : 103-2239738-76 IBAN : BE91 1032 2397 3876 BIC (SWIFT code) : NICABEBB réf : Métaux et alliages Sujet : Métaux et alliages Le nombre d'alliages en général et d'acier en particulier est vaste et difficile à résumer. En appendice, une tentative est faite pour décrire les types les plus courants. Le tableau au-dessous donne un résumé. Alliages ferreux Carbone Autres éléments d'alliage Acier 0,2-2,1 % Acier au carbone Acier faiblement allié < 1,5 % Tous Manganèse Siliciun Chrome Nickel Molybdène Vanadium Titane Cuivre Phosphore Wolfram Cobalt Acier moyennement allié 1,5-10 % Acier fortement allié > 10 % Acier inoxydable Acier auto-patiné (Corten) Acier à outils Acier dual-phase Acier maraging Acier TRIP Acier Eglin Acier Hadfield etc Fonte 2,1-6 % 1-3 % Explication : = élément majeur = élément mineur = élément sporadique Acier galvanisé Galvanisation à chaud Galvanoplastie Métallisation Galvanisation à froid Galvanisation selective à froid Autres méteaux et alliages non-ferreux Autres métaux metals : Alliages non-ferreux : aluminium, cuivre, étain, etc bronze (cuivre et étain), laiton (cuivre et zinc), etc Acier au carbone Acier au carbone (également appelé "acier standard", "acier à faiblement et moyennement allié» ou simplement «acier») contient principalement du fer, avec un contenu de carbone entre 0,2 et 2,1 %. Il constitue la majorité du marché d acier industriel lourd. Il est sensible à la corrosion rapide quand il n est pas protégé par un système de coating. Quand il est exposé à l air et l'humidité, il réagit en surface avec l'oxygène formant d'oxyde de fer (rouille). Le film d'oxyde de fer est active et accélère la corrosion (ou rouiller à profondeur ou oxydation autoaccélérée au oxyde de fer). Le terme «acier au carbone» peut également être utilisé pour tout l'acier qui n'est pas inoxydable. Dans cette définition «acier au carbone» peut inclure les 2 types d alliages suivants. Acier faiblement allié Acier faiblement allié contient < 1,5 % d éléments d'alliage (excl. carbone). Les éléments d'alliage les plus couramment utilisés sont le manganèse (Mn) et le silicium (Si). Comme le carbone ils sont utilisés pour augmenter la résistance mécanique et la dureté. Le silicium est également un sous-produit du processus de fabrication d'acier. Il sert à transférer l'oxygène à l'acier. L'acier faiblement allié est l acier le plus couramment utilisée dans le monde. C'est parce qu'il est relativement bon marché et très manipulable. Let S TA Ckle those corrosion problems! Métaux et alliages Page 1 de 5
Acier moyennement allié Acier moyennement allié contient 1,5 à 10 % d éléments d'alliage (excl. carbone). Comme l acier faiblement allié, le manganèse et le silicium sont les éléments les plus communs (p.e. 1,6 % Mn et 0,7 % Si). Aussi le chrome (Cr), le nickel (Ni), le molybdène (Mo) et le vanadium (V) sont souvent utilisés. L'impact combiné de ces éléments dans un type d'acier, n'est pas tellement facile à déterminer car ils peuvent se tempérer ou s amplifier mutuellement. Le chrome est souvent utilisé pour rendre l acier résistant à la corrosion (oxydation). Il augmente la dureté et la résistance à l abrasion. Il est couramment utilisé en combinaison avec le nickel ou le molybdène. Chrome en conjonction avec molybdène donne à l acier une haute résistance mécanique et thermique. Le vanadium est également couramment utilisé en combine avec le chrome et le molybdène pour ses propriétés similaires. Le nickel a un effet positif sur l acier à des températures très hautes et très basses. Il est également couramment utilisé pour compenser un nombre de caractéristiques défavorables de chrome. Acier galvanisé L acier galvanisé est de l acier au carbone qui a été traité en surface entraînant la formation d'un coating métallique de zinc. La mince couche de zinc est une barrière sacrificielle entre l acier (le fer) et l'environnement. Zinc s'oxyde plus rapidement et facilement que le fer, il se «sacrifices» sur une distance de quelques mm (protection cathodique de l acier, en évitant la création de rouille (Fe2O3)), pour former une couche passive d'oxyde de zinc (poudre blanche). Il s'agit d'un processus continu et lent qui, à longue terme, notamment quand la couche d'oxyde de zinc est éliminée régulièrement (p.e. par friction), le zinc s'oxyde complétement et l'efficacité disparaît. La galvanisation sélective à froid est une exception. Galvanisation à chaud Galvanisation à chaud est l'application à chaud d'une couche de zinc sur des structures en acier en les trempant dans un bain de zinc liquide à ± 460 C. Métallisation Métallisation est l'application à chaud d'une couche de zinc sur des structures en acier par pulvérisation de zinc fondu (chaud). Galvanisation électrolytique Galvanisation électrolytique (galvanoplastie) est l'application à chaud d'une couche de zinc sur des structures en acier par disposition électrolytique. La couche est plus mince et liée beaucoup plus fort qu avec la galvanisation à chaud. Galvanisation à froid Galvanisation à froid est l'application à froid (température ambiante) d'un revêtement spécial (p.e. STACGALVA), avec une très haute concentration de zinc (couche sèche> 92 %p de zinc), sur des structures en acier, à la brosse, au rouleaux ou au pistolet. Galvanisation sélective à froid Galvanisation sélective à froide est l'application à froid (température ambiante) d'un revêtement spécial (p.e. STACPRIMER-U1-ZIMIO), avec une haute concentration de zinc (couche sèche > 65 %p de zinc), sur des structures en acier, à la brosse, au rouleaux ou au pistolet. Les particules de zinc sont encapsulés dans une matrice résineuse et est uniquement activé quand nécessaire, à savoir à l'endroit d une rayure. La couche de zinc n'est pas soumis à l'oxydation continue de la surface de contact avec l'air (ce qui se fait avec d autres techniques de galvanisation). Let S TA Ckle those corrosion problems! Métaux et alliages Page 2 de 5
Acier fortement allié Acier fortement allié contient 10 % d éléments d alliage (excl. carbone). Le mieux connu est l acier autopatiné et l acier inoxydable. Acier auto-patiné L acier auto-patiné (p.e. la marque déposée Cor-Ten), est un groupe d alliages d acier qui sont développés pour empêcher la nécessité d une couche de coating. Les éléments d'alliage sont le chrome (Cr), le nickel (Ni), le silicium (Si), le cuivre (Cu) et de phosphore (P). Il forme une apparence de «rouille» stable quand il est exposé aux impacts météorologiques. La surface brun-rougeâtre dû à une couche très dense d'oxyde métallique empêche l'oxygène de réagir avec l'acier sous-jacente, ce qui ralentit radicalement la corrosion plus profonde (sauf pour les piqûres pleines d'eau ou l'oxydation continue). À cause de cette couche d'oxyde métallique il n'y pas nécessairement besoin d une couche de coating. Il vaut mieux ne le pas utiliser pour les panneaux d'acier minces parce qu'il reste sensible à la corrosion. La raison est que la couche d'oxyde métallique se constitue à nouveau après qu elle est érodée (p.e. par le sable, la poussière, la grêle ou même les pluies acides). Une nouvelle couche se forme et l épaisseur des tôles diminue. Si cela se répète à plusieurs reprises, des trous se développeront dans les panneaux fins d'acier. Il n'est également pas résistant à l humide des feuilles. Ces derniers ralentissent les cycles «humide-sec», ce qui accélère le processus de la corrosion. Acier inoxydable L acier inoxydable (inox, acier de haute qualité, acier raffiné) ses éléments d'alliage majeurs sont le chrome (Cr) et le nickel (Ni). Le chrome peut être utilisé seul pour rendre l acier inoxydable mais dans la plupart des cas il est combiné avec le nickel (p.e. 18 % Cr et 8 % Ni). Le nickel compense un certain nombre d'effets indésirables du chrome. L acier inoxydable est résistance à la corrosion (oxydation). Cette propriété est due à la réaction du chrome avec l'oxygène (atmosphérique). Cela crée une couche passive d'oxyde de chrome sur l'acier. Cette couche est très mince et transparent. Elle se compose d'une «peau» d'oxyde de chrome (iii), qui est conductif pour les électrons mais pas pour les ions. En conséquence, l'acier est résistant à la corrosion aussi longtemps que la couche est intacte. C'est malheureusement pas le cas dans une solution de chlorure, tels que l'eau de mer ou l eau chloré de piscine. Les ions de chlorure provoquent de la corrosion par piqûres, qui est très difficile d'arrêter parce que ces ions se concentrent dans les fosses. Ajouter du molybdène peut produire de la résistance contre le chlorure. Afin d'améliorer les propriétés, ou le teneur en carbone est diminué (mais cela réduit la machinabilité) ou en ajoutant du titane (mais cela réduit l aptitude au soudage). Autres types d acier fortement allié Acier à outils : allié avec de grandes quantités de wolfram (tungstène), de cobalt ou d autres éléments (p.e. le vanadium) pour maximiser la dureté. Cela permet également l'utilisation de la technique de précipitation et améliore la résistance à la température. Il est généralement utilisé pour la fabrication d outils mécaniques tels que les axes, les perceuses et d autres outils nécessitant une pointe ou une face de découpage durable. Acier dual-phase : est traité à chaud pour avoir deux structures cristallines (ferritique et martensitique) pour un dureté amélioré. Il est la déclinaison moderne de l acier damassé, mais où la distinction entre phase dure (la martensite) et phase ductile (la ferrite), se fait plus finement, au niveau du grain. Acier maraging : est allié avec nickel et d'autres éléments, mais contrairement aux plupart des aciers ne contient presque pas du carbone. Cela crée un acier très fort mais encore malléable. Acier TRIP (Transformation Induced Plasticity) : où la ferrite se transforme partiellement en martensite après une sollicitation mécanique. On débute donc avec un acier ductile, pour aboutir à un acier de type Dual Phase. Il a une structure cristalline en triple phase composé de ferrite, bainite et austénite. Au cours de la déformation plastique, sans addition de chaleur, la phase d'austénite métastable est transformée en martensite. Cette transformation permet une meilleure résistance et ductilité. C est un acier à haute résistance, généralement utilisé dans l'industrie automobile. Acier Eglin : utilise plus qu'une douzaine de différents éléments en concentrations variantes pour créer un acier relativement à bon marché pour la fabrication des bombe anti-bunker. Let S TA Ckle those corrosion problems! Métaux et alliages Page 3 de 5
Acier Hadfield (acier manganèse) : contient 12 14 % de manganèse, est très résistant à l'abrasion et atteint jusqu'à trois fois sa dureté de surface durant l'impact, sans aucune augmentation de la fragilité qui est généralement associée avec la dureté. Cela lui permet à conserver ses propriétés d anti-usure extrême et nonmagnétique. Exemples sont les chenilles de tanks, les bords des lames de bulldozers et des lames tranchantes sur les outils hydrauliques de sauvetage. Autres alliages ferreux Fonte : groupe d alliages de fer avec 2,1 6 % de carbone et 1 3 % de silicium ou de manganèse. Ils sont réalisés par fonte de fer brut (hématite) avec du coke et de la craie dans un cubilot, four à induction ou four à tambour. La fonte est un précurseur dans la fabrication d'acier. C'est l'alliage qui sort du haut-fourneau et qui sera affiné en acier par chauffage (décarburation). On l'appelle alors fonte brute, pour la distinguer de la fonte élaborée, généralement issue d'une fusion distincte, de composition déterminée, et destinée à la production de pièces moulées. Métaux et alliages non-ferreux Métaux non-ferreux : aluminium, cuivre, étain, etc Alliages non-ferreux : bronze (cuivre et étain), laiton (cuivre et zinc), etc Let S TA Ckle those corrosion problems! Métaux et alliages Page 4 de 5
Table: Comparaison des classifications chimiques des types d acier EN nr. d'acier EN nom d'acier SAE grade UNS DIN BS 970 UNI JIS Aciers au carbone 11.141 C15D CK15 040A15 C15 S15 10.401 C18D C15 080M15 C16 S15CK 1018 10.453 C16.8 080A15 1C15 S15C EN3B 10.503 C45 060A47 C45 S45C 11.191 CK45 080A46 1C45 S48C C45 1045 11.193 CF45 080M46 C46 11.194 CQ45 C43 10.726 35S20 35S20 212M40 1140/1146 10.727 45S20 45S20 En8M 10.715 9SMn28 230M07 CF9SMn28 SUM 25 11SMn37 1215 10.736 9SMn36 En1A CF9SMn36 SUM 22 10.718 11SMnPb30 9SMnPb28 230M07 Plombé CF9SMnPb29 SUM 22L 10.737 11SMnPb37 12L14 9SMnPb36 En1A Plombé CF9SMnPb36 SUM 23L SUM 24L Aciers inoxydables 14310 X10CrNi18-8 301 S30100 14318 X2CrNiN18-7 301LN 14305 X8CrNiS18-9 303 S30300 X10CrNiS18-9 202S 21 En58M X10CrNiS18-09 SUS 303 14301 X2CrNi19-11 X5CrNi18-9 304S 15 SUS 304 X2CrNi18-10 X5CrNi18-10 304S 16 SUS 304-CSP 304 S30400 XCrNi19-9 304S 18 304S 25 En58E X5CrNi18-10 14306 X2CrNi19-11 304L S30403 304S 11 SUS304L 14311 X2CrNiN18-10 304LN S30453 14948 X6CrNi18-11 304H S30409 14303 X5CrNi18-12 305 S30500 14401 X5CrNiMo17-12-2 X5CrNiMo17 12 2 316S 29 X5CrNiMo17 12 SUS 316 14436 X5CrNiMo18-14-3 X5CrNiMo17 13 3 316S 31 X5CrNiMo17 13 SUS316TP 316 S31600 X5CrNiMo 19 11 316S 33 X8CrNiMo17 13 X5CrNiMo 18 11 En58J 14404 X2CrNiMo17-12-2 316L S31603 316S 11 SUS316L 14406 X2CrNiMoN17-12-2 14429 X2CrNiMoN17-13-3 316LN S31653 14571 316Ti S31635 X6CrNiMoTi17-12 320S 33 14438 X2CrNiMo18-15-4 317L S31703 14541 321 S32100 X6CrNiTi18-10 321S 31 SUS321 14878 X12CrNiTi18-9 321H S32109 14512 X6CrTi12 409 S40900 410 S41000 14016 430 S43000 X6Cr17 430S 17 SUS430 440A S44002 14112 440B S44003 14125 440C S44004 14104 440F S44020 X14CrMoS17 SUS430F 14539 X1NiCrMoCu25-20-5 904L N08904 14547 X1CrNiMoCuN20-18-7 S31254 Aciers à outils 12.363 X100CrMoV5 A-2 X100CrMoV51 BA 2 X100CrMoV5-1 KU SKD 12 12.379 X153CrMoV12 D-2 X153CrMoV12-1 BD 2 X155CrVMo12-1 SKD 11 12.510 O-1 100MnCrW4 Bo 1 95MnWCr-5 KU Autres aciers fortement alliés 25CrMo4 708A30 25CrMo4 (KB) SCM 420 17.218 4130 GS-25CrMo4 CDS110 30CrMo4 SCM 430 SCCrM1 17.223 41CrMo4 708M40 41CrMo4 SCM 440 17.225 42CrMo4 708A42 38CrMo4 (KB) SCM 440H 17.227 42CrMo4 4140/4142 42CrMoS4 709M40 G40 CrMo4 SNB 7 13.563 43CrMo4 En19 42CrMo4 SCM 4M En19C SCM 4 16.582 34CrNiMo6 817M40 35NiCrMo6 (KB) SNCM 447 34CrNiMo6 4340 16.562 40NiCrMo8-4 En24 40NiCrMo7 (KB) SNB24-1-5 16.543 21NiCrMo22 805A20 20NiCrMo2-2 8620 16.523 21NiCrMo2 805M20 20NiCrMo2 SNCM 200 (H) Let S TA Ckle those corrosion problems! Métaux et alliages Page 5 de 5