Entrez dans n'importe quelle quincaillerie marine et vous verrez « en acier inoxydable de qualité marine » estampillé sur tout, des boulons aux raccords de rail. Une partie est du 316. Une grande partie – en particulier les produits bon marché – est du 304 avec un service marketing. Connaître la différence vous coûte un arbre d'hélice lors d'une mauvaise journée, ou un pont qui se dissout lentement lors d'une pire journée.

Le seul nombre qui compte est PREN – Pitting Resistance Equivalent Number. La formule est simple :

La concentration de chlorure dans l'eau de mer est comprise entre 19 000 et 35 000 ppm. Le seuil généralement accepté pour le service d’eau de mer est PREN 23 ou supérieur. 304 ne l'efface pas. 316 le font, avec une petite marge. Cette marge est la différence entre un essayage qui dure 5 ans et un autre qui dure 20 ans.

Là où cela devient réel, c’est dans la corrosion caverneuse – celle qui se produit sous les têtes de boulons, les bords des joints et tout endroit où l’eau reste sans échange d’oxygène. La corrosion caverneuse frappe environ 10 fois plus vite que les piqûres de surface. Nous avons vu 304 rondelles sur 316 boulons se corroder en poudre en 3 ans alors que le boulon en dessous était encore en bon état. Faites toujours correspondre la qualité de votre matériel à la qualité de vos composants.

Le 316 est plus résistant à usiner que le 304, et les deux sont plus durs que l'acier au carbone. Voici pourquoi :

Travail d'écrouissage.Le 316 durcit en surface lorsque vous le coupez. Si votre outil frotte au lieu de couper – ce qui se produit avec des plaquettes émoussées, des avances incorrectes ou une profondeur de coupe insuffisante – la surface devient plus dure que le matériau en vrac. Le prochain passage avec l'outil touche une surface durcie et soit il vacille, soit il casse la plaquette. Il s'agit de la première cause de défaillance d'un outil dans l'usinage 316.

La solution : utilisez des plaquettes de coupe positives, maintenez une profondeur de coupe minimale de 0,1 mm (ne laissez jamais l'outil rouler à une profondeur nulle) et changez les plaquettes avant qu'elles ne montrent d'usure. Nous suivons la durée de vie des inserts en fonction du nombre de pièces, et non en fonction du « quand ça commence à sonner mal ».

Bord bâti.316 a tendance à se souder au bord de l'outil, créant un bord accumulé qui se transfère à la pièce sous forme de défaut de surface. Sur un composant marin, ce défaut de surface est un site d'initiation de corrosion. Pas acceptable.

La solution : une vitesse de coupe plus élevée avec suffisamment de liquide de refroidissement et un revêtement d'outil conçu pour l'acier inoxydable. TiAlN fonctionne bien. Le carbure non revêtu pose problème.

Formation de copeaux.Le 316 produit des copeaux durs et filandreux qui ne se cassent pas facilement. Ces copeaux peuvent s'enrouler autour de la pièce et rayer la surface. Sur un arbre d'hélice équipé de tourillons Ra 0,4, une seule éraflure signifie une reprise ou une mise au rebut.

La solution : géométrie du brise-copeaux sur la plaquette, cycle de débourrage lors des opérations de perçage et liquide de refroidissement à haute pression à travers la broche (200+ psi) pour éliminer les copeaux.

La finition de surface des composants marins n'est pas une question d'esthétique. Cela affecte directement la résistance à la corrosion et la durée de vie.

Une surface plus rugueuse présente une plus grande surface exposée à l’environnement corrosif et des vallées plus microscopiques où les ions chlorure peuvent se concentrer. Une surface polie (Ra 0,2-0,4) se corrode sensiblement plus lentement qu'une surface usinée (Ra 1,6-3,2) dans le même environnement.

Mais voici le problème : le polissage à lui seul ne résout pas le problème. L’usinage laisse une couche superficielle déformée – peut-être de 5 à 10 µm de profondeur – où la structure cristalline a été perturbée. Cette couche est plus sensible à la corrosion que le métal de base. La passivation élimine la couche déformée et restaure le film passif d'oxyde de chrome qui confère à l'acier inoxydable sa résistance à la corrosion.

La séquence appropriée est donc la suivante : usiner jusqu'à la finition requise → passiver → (éventuellement) polir → passiver à nouveau si le polissage a éliminé la couche passive.

Ignorer la passivation est l'erreur la plus courante que nous constatons dans les magasins non spécialisés dans les travaux maritimes. Ils livrent une pièce 316 avec une surface magnifiquement usinée, le client l'installe et se demande pourquoi elle rouille au bout de 6 mois. La réponse est que le processus d’usinage a détruit la couche passive et que personne ne l’a restaurée.

Le 316L a une teneur en carbone plus faible (<0,03% contre <0,08% pour le standard 316). L'effet pratique : le 316L est plus résistant à la sensibilisation — la formation de carbures de chrome aux joints de grains lorsque le matériau est chauffé au-dessus de 450°C. L'acier inoxydable sensibilisé perd sa résistance à la corrosion car le chrome est lié aux carbures et n'est pas disponible pour former la couche d'oxyde protectrice.

Pour la plupart des pièces usinées CNC qui ne sont pas soudées, la différence est négligeable. La norme 316 est légèrement plus résistante (plus de carbone = limite d'élasticité légèrement plus élevée) et s'usine essentiellement de la même manière. Utilisez du 316L lorsque la pièce sera soudée ou lorsque les spécifications de votre client le demandent. Ne l’utilisez pas comme choix « premium » par défaut – ce n’est pas toujours mieux.

Il y a des situations où même 316 ne suffit pas :

Corrosion caverneuse à températures élevées.Si votre composant fonctionne dans l'eau de mer à plus de 60°C avec une géométrie sujette aux crevasses (brides boulonnées, joints toriques, joints d'étanchéité), le 316 peut piquer au niveau des crevasses. Duplex 2205 ou Super Duplex 2507 gère cela mieux.

Fissuration par corrosion sous contrainte.Sous contrainte de traction dans des environnements chlorés à température élevée, les aciers inoxydables austénitiques (y compris le 316) peuvent développer une fissuration par corrosion sous contrainte. C'est insidieux : aucun avertissement, aucun signe précurseur de piqûre, juste une fissuration soudaine. Si votre composant est soumis à des contraintes statiques élevées dans l'eau de mer chaude, le Duplex ou un alliage de nickel est la bonne solution.

Érosion par cavitation.Les arbres d'hélice à proximité de l'hélice, les roues de pompe et toute surface exposée à un écoulement d'eau à grande vitesse peuvent subir une érosion par cavitation. 316 convient aux conditions de cavitation modérées. En cas de cavitation sévère, un alliage plus dur comme le 17-4 PH avec un traitement de surface approprié peut être nécessaire.

ASTM A967 est la norme de référence la plus répandue pour la passivation des aciers inoxydables. Il couvre plusieurs méthodes : passivation à l’acide nitrique, passivation à l’acide citrique et combinaisons. Pour le marine 316, la passivation à l'acide nitrique (méthode 1 ou 2 dans A967) est la plus courante et la plus efficace.

Le processus est simple dans son concept : tremper la pièce usinée dans une solution d'acide nitrique pendant un temps précis, rincer abondamment à l'eau DI et sécher. L'acide élimine le fer libre et la couche superficielle endommagée lors de l'usinage, et le rinçage permet au film passif d'oxyde de chrome de se reformer naturellement.

Qu'est-ce qui peut mal se passer : bain d'acide contaminé, rinçage insuffisant, chlorures dans l'eau de rinçage ou contact de la pièce à mains nues après passivation (les huiles pour doigts contiennent des chlorures). Nous utilisons des réservoirs de passivation dédiés avec des produits chimiques frais, des rinçages à l'eau DI et des gants en nitrile pour la manipulation post-passivation.

• Spécifiez toujours la passivation — ne présumez pas que le magasin le fera automatiquement

• Faites correspondre la qualité de vos fixations à la qualité de vos composants (316 boulons avec 316 pièces)

• Évitez tout contact avec des métaux différents (le contact de l'aluminium 316 crée une corrosion galvanique)

• Spécifiez la finition de surface uniquement là où cela est important : Ra 0,4 sur un tourillon, Ra 1,6 sur une surface sans contact

• Utilisez des congés au lieu de coins internes vifs — concentration de contraintes + chlorure = initiation de fissure

• Si vous n'êtes pas sûr du 316 vs Duplex, envoyez-nous vos conditions de candidature et nous vous aiderons à prendre une décision.