GUIDE
Les familles d'aciers inoxydables : austénitiques, ferritiques, duplex, martensitiques
Toutes les nuances d'inox se rangent dans quatre familles métallurgiques. Connaître la famille d'une nuance en dit plus long sur son comportement que sa désignation commerciale — y compris sur ce qu'elle ne saura jamais faire.
Ce qui définit une famille
Le fer pur change de structure cristalline selon la température. Les éléments d'alliage déplacent ces transformations, et certains figent une structure à température ambiante.
Le nickel stabilise l'austénite. Le chrome, le molybdène et le silicium stabilisent la ferrite. La proportion des deux groupes décide de la famille — et de là découlent la ductilité, le magnétisme, la soudabilité, le comportement à froid et le mode de ruine.
C'est pourquoi la famille est plus informative que la nuance : elle prédit les limites.
Les austénitiques
C'est la famille dominante, environ les trois quarts de l'inox produit. Structure austénitique stabilisée par 8 % de nickel au minimum.
Ce qu'elles apportent — Une ductilité remarquable, qui autorise cintrage, emboutissage et formage sévère. Une soudabilité excellente. Une tenue à froid sans transition fragile, jusqu'aux températures cryogéniques. Une absence de magnétisme à l'état recuit. Un domaine de température large, du cryogénique à plusieurs centaines de degrés pour les nuances stabilisées.
Leur point faible — La corrosion sous contrainte chlorurée. Sous l'effet combiné d'une contrainte de traction, de chlorures et de température, elles fissurent sans perte de matière, sans signe visible, jusqu'à la rupture. C'est le mode de ruine le plus traître de l'inox, et il est propre à cette famille.
Nuances repères — 304L, 316L, 316Ti, 321, 317L, 347H, et par extension les super austénitiques 904L et 254 SMO.
Les ferritiques
Structure ferritique, sans nickel ou presque. Magnétiques.
Ce qu'elles apportent — Un coût matière déconnecté du cours du nickel. Et surtout une immunité pratique à la corrosion sous contrainte chlorurée, qui en fait la réponse à un problème que les austénitiques ne savent pas résoudre : un ballon d'eau chaude sanitaire chlorurée est exactement ce cas.
Leur point faible — Une transition ductile-fragile. En dessous d'une certaine température, la rupture devient fragile. Elles sont donc exclues du service à froid, à l'inverse des austénitiques. Leur ductilité est également plus faible, et le grain grossit en zone affectée par le soudage sur les fortes épaisseurs.
Nuances repères — 430, sans molybdène, pour l'aspect et la structure en intérieur. 444, stabilisé et à 2 % de molybdène, dont le PREN égale celui d'un 316L sans un gramme de nickel.
Les duplex
Structure mixte, environ moitié austénite moitié ferrite. La famille la plus récente en usage industriel courant.
Ce qu'elles apportent — Une limite d'élasticité de l'ordre du double de celle des austénitiques, qui permet de réduire les épaisseurs. Une bonne tenue aux chlorures, du PREN 25 des lean duplex au PREN 42,5 du 2507. Et la robustesse des ferritiques face à la corrosion sous contrainte.
Leur point faible — Une limite dure à environ 300 °C en service continu : au-delà, la phase sigma précipite et fragilise l'alliage de façon irréversible. Et un soudage qui exige une procédure qualifiée, l'équilibre des phases se jouant au refroidissement.
Nuances repères — 2101 et 2304 en lean, 2205 en standard, 2507 en super duplex.
Les martensitiques
Structure martensitique obtenue par trempe, comme un acier à outils. Magnétiques, durcissables par traitement thermique.
Ce qu'elles apportent — Une dureté et une résistance à l'usure qu'aucune autre famille n'atteint.
Leur point faible — Une résistance à la corrosion faible, et une soudabilité difficile. Elles relèvent de la mécanique, de la coutellerie, des arbres et des pièces d'usure, pas de la tuyauterie.
Nuances repères — 410, 420.
Tableau de synthèse
| Critère | Austénitiques | Ferritiques | Duplex | Martensitiques |
|---|---|---|---|---|
| Nickel | 8 % et plus | absent ou trace | 1,5 à 8 % | faible |
| Magnétique | non | oui | oui | oui |
| Ductilité | très bonne | moyenne | moyenne | faible |
| Soudabilité | très bonne | correcte | procédure requise | difficile |
| Service à froid | jusqu'au cryogénique | non | limité | non |
| Corrosion sous contrainte | sensible | immune | très résistant | — |
| Limite haute | élevée | moyenne | environ 300 °C | — |
| Usage tuyauterie | dominant | ciblé | croissant | non |
Les deux familles hors classification
Deux ensembles complètent le catalogue sans appartenir aux aciers inoxydables.
Les alliages de nickel — 600, 625, 800, 825, C-276 — dépassent le domaine de l'inox : acides concentrés, chlore humide, très hautes températures. Leur logique n'est plus le chrome mais le nickel et le molybdène, et le PREN y devient un indicateur souvent trompeur.
Le titane et les alliages de cuivre relèvent d'une chimie entièrement différente. Le titane est insensible aux chlorures ; les cupronickels apportent un effet antifouling qu'aucun inox ne possède. Sur ces familles, le PREN ne s'applique pas — la formule est bâtie sur le chrome, le molybdène et l'azote des aciers inoxydables.
Questions fréquentes
- Comment reconnaître la famille d'une nuance sans documentation ?
- Un aimant distingue les austénitiques, non magnétiques à l'état recuit, des ferritiques, duplex et martensitiques qui le sont. C'est un premier tri, pas une identification : seul le certificat matière identifie une nuance.
- Une nuance peut-elle changer de famille ?
- Non, mais sa structure peut évoluer localement. Un austénitique écroui par cintrage devient légèrement magnétique ; un duplex mal soudé devient trop ferritique dans le cordon. Dans les deux cas la nuance ne change pas — ses propriétés locales, si.
- Quelle famille pour de la tuyauterie de procédé ?
- Austénitique dans la grande majorité des cas. Duplex quand les chlorures, la contrainte mécanique ou la corrosion sous contrainte le justifient. Ferritique dans des cas ciblés d'échangeur et d'eau chaude. Martensitique jamais.