L’inox 304/316 : comment choisir ?

Ces 2 aciers inoxydables 304/316 représentent la majorité des aciers inoxydables utilisés. Non magnétiques, ils sont caractérisés par leur ductilité. C’est une différence de composition chimique, donc de résistance à la corrosion qui permet de les distinguer.

Les inox austénitiques

Les aciers inoxydables du type 304/316 appartiennent à la famille des aciers inoxydables austénitiques. Comme tous les inox, ils portent le nom de leur structure. La structure austénitique leur confère la ductilité et l’allongement qui les caractérise. Elle est à reliée à la composition chimique : une addition importante de nickel, en général supérieure à 7%. C’est cet élément qui emmène un cout supérieur à celui des autres familles qui ne contiennent pas ou peu de nickel.

Leur désignation

La nomenclature de ces alliages « 304/316 » est à rattacher à la désignation anglaise, plus simple et plus courte que la désignation française composée de chiffres et de lettres symbolisant les éléments chimiques de la composition, comme X5CrNi18-10. Aujourd’hui, c’est la désignation européenne numérique qui prend le pas : 1.4301, elle est plus compacte.

Ainsi, sans parler d’équivalence normative – les fourchettes analytiques des normes étant différentes sur des éléments tels que le nickel ou le molybdène – on peut obtenir sur une coulée définie :

AISI 304 correspond à un 1.4301

AISI 304L correspond à un 1.4306 ou 1.4307

AISI 316 correspond à un 1.4401

AISI 316L correspond à un 1.4404

Le tableau ci-après regroupe 4 désignations très répandues et correspondantes au 304/304L/316/316L. Le « L » de cette désignation repère la fourchette basse « LOW » du pourcentage de carbone. Dans le tableau, on trouve la limite à 0,03% entre la nuance 304 et 304L, symbolique identique pour le 316/316L. Cette imposition du carbone s’explique par son avidité à se combiner au chrome pour former des précipités de carbures de chrome au cours des chauffages supérieurs à 650°C. Ces précipités sont responsables de la corrosion intergranulaires notamment en ZAT des cordons de soudure.

Norme EN 10088-1 (2014) : https://www.boutique.afnor.org/fr-fr/norme/nf-en-100881/aciers-inoxydables-partie-1-liste-des-aciers-inoxydables/fa173619/44456

Attention, une valeur en carbone inférieure à 0,03 % soit par exemple 0,028% donne droit aux 2 appellations 304L et 304, indiquée sur le certificat Matière et séparée par un /.

Leurs propriétés

Les plus répandus car les plus faciles à utiliser, nous les trouvons dans tous les domaines, de la cryogénie aux applications en température. Les restrictions vont plutôt être liées au design, à l’environnement et au mode de fabrication de la pièce.

Le tableau ci-après regroupe les propriétés comparatives du 304L/316L. La norme les donne similaire par rapport aux impositions.

Une différence importante existe entre les 2 matériaux, 304/316 : leur réaction à l’écrouissage. La stabilité de l’austénite à l’écrouissage est liée au pourcentage des éléments gammagènes comme le nickel. Ainsi, l’inox 316 sera moins sensible à l’écrouissage dans le cas de mise en œuvre par déformations à froid, ce qui peut se traduire par moins de risques de rupture différée pour des ressorts par exemple et aussi moins de problèmes de corrosion. On rappelle qu’un acier inox écroui est plus sensible à la corrosion qu’un inox hypertrempé.

Les différences entre 304/304L/316/316L

En dehors de la particularité liée au « L ou LOW CARBON », la principale différence se situe sur l’addition de molybdène pour le 316 qui lui donne une meilleure résistance à la corrosion, c’est-à-dire à la corrosion par piqûres mais aussi à la corrosion caverneuse.

Ainsi, pour des applications où le 304 ne sera pas suffisant en résistance à la corrosion, le passage en 316 apportera peut-être une solution.

Une autre différence qui y est liée, c’est le coût. L’ajout de molybdène dans la nuance va impacter le coût d’extra d’alliage. L’inox 316 sera plus cher que le 304, avec le même état de surface.

Les applications

Finalement, dans la mesure où le coût va dans le même sens que la résistance à la corrosion, les choix d’applications du 304 ou du 316 seront liés au critère Corrosion et milieu environnant plus ou moins agressif.

Prenons un exemple d’application :

Dans le nautisme, les vis à l’intérieur d’un bateau sont en acier inoxydable austénitique standard 1.4301 ou X5CrNi18-10 ou AISI 304 (désignation pour les vis en boulonnerie). Celles qui sont sur le pont du bateau en extérieur sont en acier inoxydable austénitique 1.4404 ou X5CrNiMo17-12-2 ou AISI 316 ou encore A4, plus résistant à la corrosion : elles contiennent du molybdène. La différence entre les 2 environnements est le niveau d’agressivité et les possibilités de contact avec les embruns et l’eau de mer chlorurée.

Un autre exemple : la cryogénie ou le transport cryogénique

Très utilisé pour ces capacités de tenue au froid, l'acier inox austénitique est très répandu dans ce domaine. En effet, sa structure austénitique, maille cubique à façon centrée, lui confère une très bonne résilience ou plutôt absorption au choc, ce qui le place en premier choix dans ce type d'utilisation. Une cuve de stockage d'azote pourra être en acier inox 304 ou 316, seul le milieu extérieur interviendra sur le choix par rapport à la résistance à la corrosion atmosphérique. La présence d'éléments agressifs comme la pollution ou une ambiance côtière impliquera le choix d’un inox 316 pour limiter les risques de corrosion par piqûres.

Les qualités de ces inox sont reconnues en agro-alimentaire, pharmaceutique ou cosmétique. L’hygiène, désinfection et propreté riment avec ces inox. Sur ces ouvrages chaudronnés et mécanosoudés, la prise en compte du soudage implique le choix d’une nuance en « L ». La distinction entre 304 et 316 se fera sur le produit en contact avec le métal. La question a posé : quel est dans la vie de l’installation le produit le plus agressif ? La liste de ces produits doit être faite de manière exhaustive : des produits fabriqués (ingrédients alimentaires, composés chimiques, réactifs actifs ….) aux produits utilisés pour le nettoyage et l’entretien, de façon régulière ou épisodique.

Pour conclure, je vous suggère ce protocole de choix :

Liste des sollicitations appliquées en fabrication

Liste des sollicitations appliquées en utilisation

Liste des produits en contact avec le métal (intérieur comme extérieur)

Paramètres d’utilisation : température, concentration, temps de maintien ou temps de contact, cycle de nettoyage

Analyse des risques de corrosion selon l’alliage et le design de la pièce

Orientation de choix vers l’inox 304 ou l’inox 316