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Métaux et alliages passivables à usage général
Métaux et alliages passivables - Règles de choix et emplois types
COR310 v2 Article de référence

Métaux et alliages passivables à usage général
Métaux et alliages passivables - Règles de choix et emplois types

Auteur(s) : Jean-Louis CROLET

Date de publication : 10 oct. 2024 | Read in English

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Présentation

1 - Un peu de philosophie

2 - Évolution des problèmes de corrosion

  • 2.1 - Une longue histoire
  • 2.2 - Une perpétuelle évolution
  • 2.3 - Objectif technique
  • 2.4 - Usage général et usages particuliers

3 - Métaux et alliages passivables à usage général

  • 3.1 - Aciers inoxydables
  • 3.2 - Alliages d’aluminium

4 - Métaux et alliages passivables à usages particuliers

  • 4.1 - Alliages de nickel
  • 4.2 - Alliages de titane
  • 4.3 - Alliages de zirconium
  • 4.4 - Niobium
  • 4.5 - Tantale

Sommaire

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RÉSUMÉ

Le management de la corrosion consiste à optimiser les coûts globaux de la corrosion, et il importe ainsi de d'abord définir la nature de cet optimum, puis la meilleure façon de l'atteindre, et ensuite comment l'atteindre et avec quels alliages. Et donc bien avant de choisir quel alliage, tout ceci demande un certain nombre d'informations générales à la fois sur ce qui se fait d'habitude, quand et où.

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Les désignations d’alliages sont exprimées, dans la mesure du possible, dans les termes prévus par les normes françaises. Toutefois lors de la toute première version de cet article en 1994, sous la référence de [M 153], certaines marques commerciales des grands producteurs français historiques étaient également passées dans le langage commun, mais dès la version suivante de 2008 (devenue [COR 310]), et avec la mondialisation du marché, l’usage leur avait fait souvent préférer le numéro de la norme américaine, mais en omettant « AISI », ce qui veut dire que c’est là une simple désignation, et non pas une référence stricte à cette norme.

Nota :

depuis 1995, cet American Iron and Steel Institute (AISI) ne participe d’ailleurs plus à la normalisation américaine, mais l’appellation est néanmoins restée dans le langage courant, et ce d’autant plus que la plupart des normes remontent bien avant 1995.

Toutefois pour certains grades, leur histoire ou l’état de la normalisation ont parfois fait qu’on leur préfère le numéro de la norme allemande. Or en matière de vocabulaire, c’est l’usage qui fait la langue, et donc il suffit de se rappeler que, pour les aciers inoxydables, trois chiffres évoquent l’AISI et quatre chiffres un Werkstoff Nummer. Et de toutes manières, on trouve tous les aide-mémoires techniques nécessaires sur Internet , même si la pérennité des adresses n’est jamais garantie.

Enfin sauf mention spéciale, les pourcentages sont systématiquement exprimés en masse.

Par ailleurs, les principaux moyens de lutte contre la corrosion ont été décrits dans l’article Corrosion en milieu aqueux des métaux et alliages [M 150], dont la passivité.

Le présent article est ainsi consacré à l’emploi de métaux et alliages dont le domaine de passivité est suffisamment étendu dans tout un ensemble de milieux, et où ils peuvent donc être utilisés sans aucune protection surajoutée. Son but est ainsi de donner un fil directeur permettant de lever les difficultés fondamentales inhérentes à tous les choix successifs aboutissant à cette utilisation, soit :

  • le choix d’utiliser des matériaux incorrodables, du moins dans cette application, ou « CRA » en anglais (Corrosion Resistant alloys). En effet, ce qui paraît souvent une évidence dans chaque cas résulte en réalité d’une stratégie financière implicite, comme privilégier la rentabilité à long terme ou la trésorerie à court terme , et ce premier niveau de choix demande déjà un minimum d’informations générales pour l’aborder. On notera aussi que la corrosion est potentiellement partout, et faire l’autruche peut ainsi coûter très cher  ;

  • le choix d’utiliser des métaux passivables. Même si cela peut paraître un truisme, l’utilisation de métaux passivables résulte par définition du choix d’utiliser ce type de propriété technique. Historiquement, il est vrai que ces alliages ont été développés pour des marchés et des applications où il n’y avait guère d’alternative. Néanmoins, dès lors que ces alliages furent devenus non seulement commercialement disponibles, mais véritablement banalisés, leur utilisation s’est ensuite étendue à des applications où leur usage ne découlait plus d’aucune obligation technique. Et là encore, cet éclairage omniprésent dans la corrosion contemporaine n’est que très rarement et très superficiellement traité dans la plupart des ouvrages  ;

  • le hiatus entre les exposés généraux sur la corrosion, tel l’article [M 150] précité, et les données techniques précises sur chaque famille d’alliages, données figurant dans les articles de cette base documentaire et de la base documentaire Matériaux métalliques :

    • aciers inoxydables,

    • données numériques sur les aciers inoxydables,

    • propriétés de l’aluminium et des alliages d’aluminium corroyés,

    • données numériques sur l’aluminium et les alliages d’aluminium de transformation,

    • niobium,

    • titane et alliages de titane ;

  • le choix de la famille d’alliages. Ce choix est en effet souvent plus difficile que celui de l’alliage lui-même au sein d’une famille d’aliages donnée. Or il n’est que très rarement traité dans les ouvrages focalisés sur les mécanismes, la science ou la stricte technique. À cet égard, on notera d’ailleurs que, paradoxalement, les alliages les plus résistants sont en fait les moins employés, car ils sont exclus de bon nombre d’emplois par d’autres alliages moins coûteux. Des emplois types pour chaque famille seront donc donnés.

Ainsi, ce qui s’est longtemps traduit par des généralités économiques un peu convenues dans une tradition de culture peut-être un peu trop exclusivement scientifique et technique, se trouve en réalité au cœur de ce que l’on appelle aujourd’hui le management de la corrosion , c’est-à-dire la minimisation des coûts de corrosion .

Enfin, « ce qui est fait n’est plus à faire » et si les gros ouvrages spécialisés ou les grosses compilations peuvent avoir connu des rééditions ou des aménagements de forme, elles restent toujours la base de la documentation détaillée.

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https://doi.org/10.51257/a-v2-cor310

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3. Métaux et alliages passivables à usage général

Les aciers inoxydables et les alliages d’aluminium sont les deux grandes familles d’alliages passivables à usage général. Ces deux familles sont extrêmement vastes. Dans chacune d’elles, toutes les nuances d’alliages ne sont d’ailleurs pas nécessairement à usage général. Certaines nuances ont des usages extrêmement spécifiques, et nous n’en parlerons pas. Nous nous attacherons, au contraire, à donner une vue générale de chaque famille.

3.1 Aciers inoxydables

HAUT DE PAGE

3.1.1 Présentation

L’appellation d’acier inoxydable est une appellation normalisée, définissant des alliages à base de fer comportant plus de 11 à 12 % de chrome (la limite varie suivant les normes nationales).

La résistance à la corrosion des aciers inoxydables repose fondamentalement sur la présence d’éléments d’alliages en solution solide, essentiellement chrome, nickel et molybdène.

La résistance à la corrosion est toujours une des finalités principales des aciers inoxydables, même si elle s’accompagne parfois d’autres préoccupations. D’une manière générale, il existe relativement peu d’interactions entre la résistance à la corrosion et les propriétés métallurgiques des aciers inoxydables ; les quelques interactions existantes sont à la fois simples et d’une portée très générale.

HAUT DE PAGE

3.1.2 Appréciation des milieux corrosifs

Les aciers inoxydables ont un domaine de passivité extrêmement large s’étendant, à température ambiante, depuis des pH inférieurs à 2 à 3 jusqu’aux milieux alcalins concentrés. L’acidité et la présence de chlorures sont alors les deux paramètres fondamentaux, car ils déterminent le type de la corrosion éventuelle, c’est-à-dire la nature du risque de corrosion. Le pouvoir oxydant et la température restent néanmoins deux paramètres...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Correspondance des principaux aciers inox et réfractaires.  -  https://www.larobinetique.fr/media/pdfaidemem/page38.pdf

  • (2) - CROLET (J.L.) -   Choix d’une politique de lutte contre la corrosion.  -  Dans : BÉRANGER (G.) DABOSI (F.), Corrosion et protection des Métaux (École d’été des Houches), Les Éditions du CNRS (1982).

  • (3) - KAMIONKA (M.), BONIS (M.) -   La maîtrise de la corrosion, oubliez-la :… elle ne vous oubliera pas !  -  Conférence SPE-Cefracor, Paris 13/4/2016.

  • (4) - * CROLET (J.L.) -   Le processus de choix des matériaux dans la prévention de la corrosion.  -  Matériaux et Techniques, 85, 3-4, p. 3-9 (1997).

  • (5) - CROLET (J.L.) -   A classical error of management… not to be made in corrosion.  -  Materials Performance, 39, 4, 8 (2000).

  • ...

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