Le carbone est l'un des principaux éléments de l'acier industriel. Les performances et la structure de l'acier sont largement déterminées par sa teneur et sa répartition. L'effet du carbone est particulièrement significatif dans l'acier inoxydable. Son influence sur la structure de ce dernier se manifeste principalement sous deux aspects. D'une part, le carbone stabilise l'austénite, et son effet est important (environ 30 fois supérieur à celui du nickel). D'autre part, en raison de sa forte affinité avec le chrome, il forme avec ce dernier une série complexe de carbures. Par conséquent, le rôle du carbone dans l'acier inoxydable, en termes de résistance mécanique et de résistance à la corrosion, est paradoxal.
En tenant compte de cette loi d'influence, nous pouvons choisir des aciers inoxydables à teneur en carbone différente en fonction des différents besoins d'utilisation.
Par exemple, la teneur standard en chrome des cinq nuances d'acier 0Cr13 à 4Cr13, les plus couramment utilisées dans l'industrie et présentant la plus faible teneur en chrome, est fixée entre 12 et 14 %, en tenant compte des facteurs qui permettent la formation de carbure de chrome à partir du carbone et du chrome. L'objectif principal est que, après la combinaison du carbone et du chrome en carbure de chrome, la teneur en chrome dans la solution solide ne soit pas inférieure à un minimum de 11,7 %.
En ce qui concerne ces cinq nuances d'acier, la résistance et la résistance à la corrosion varient en fonction de la teneur en carbone. Les aciers 0Cr13 à 2Cr13 présentent une meilleure résistance à la corrosion, mais une résistance moindre que les aciers 3Cr13 et 4Cr13. Ils sont principalement utilisés pour la fabrication de pièces de structure.
Grâce à leur teneur élevée en carbone, ces deux nuances d'acier présentent une résistance mécanique importante et sont principalement utilisées dans la fabrication de ressorts, de lames de couteaux et d'autres pièces exigeant une résistance mécanique et une durabilité élevées. Par exemple, pour pallier la corrosion intergranulaire de l'acier inoxydable au chrome-nickel 18-8, on peut réduire sa teneur en carbone à moins de 0,03 % ou ajouter un élément (titane ou niobium) ayant une plus grande affinité que le chrome pour le carbone afin d'empêcher la formation de carbures. Par exemple, lorsque la dureté et la résistance à l'usure sont primordiales, on peut augmenter la teneur en carbone de l'acier tout en augmentant proportionnellement sa teneur en chrome, afin de satisfaire aux exigences de dureté et de résistance à l'usure, tout en assurant une certaine résistance à la corrosion. Ainsi, pour des applications industrielles telles que les roulements, les outils de mesure et les lames, les aciers inoxydables 9Cr18 et 9Cr17MoVCo présentent une teneur en carbone élevée (0,85 à 0,95 %), compensée par une teneur en chrome également augmentée, garantissant ainsi une résistance à la corrosion adéquate.
De manière générale, la teneur en carbone des aciers inoxydables actuellement utilisés dans l'industrie est relativement faible. La plupart des aciers inoxydables présentent une teneur en carbone de 0,1 à 0,4 %, et les aciers résistants aux acides, de 0,1 à 0,2 %. Les aciers inoxydables dont la teneur en carbone est supérieure à 0,4 % ne représentent qu'une faible proportion du nombre total de nuances, car, dans la plupart des conditions d'utilisation, la résistance à la corrosion est la principale caractéristique recherchée. Par ailleurs, une faible teneur en carbone est également liée à certaines exigences de mise en œuvre, telles que la facilité de soudage et de déformation à froid.
Date de publication : 27 septembre 2022
