Directives pour la résistance à la corrosion des pièces métalliques usinées : comment choisir le meilleur matériau pour votre projet ?

Directives pour la résistance à la corrosion des pièces métalliques usinées : comment choisir le meilleur matériau pour votre projet ?  

 

 

Dans le domaine de l’usinage, le choix des matériaux influence directement les performances, la durée de vie et le coût des pièces. Parmi ces facteurs, la résistance à la corrosion est cruciale, notamment pour les pièces utilisées dans des environnements difficiles tels que marins, chimiques ou conditions d’humidité élevée . Les différents matériaux métalliques présentent des variations significatives de résistance à la corrosion, et un mauvais choix des matériaux peut entraîner une défaillance prématurée des pièces et des coûts d’entretien accrus. En tant que prestataire professionnel de services d’usinage CNC, Brightstar Prototype CNC Co., Ltd possède une vaste expérience dans la fabrication de pièces métalliques. Cet article va explorer la résistance à la corrosion des matériaux métalliques usinés courants afin de vous aider à faire des choix éclairés pour vos projets.  

 

Pourquoi la résistance à la corrosion est-elle si importante en usinage ?  

La corrosion des métaux est une réaction chimique ou électrochimique qui se produit lorsque les matériaux interagissent avec des facteurs environnementaux (par exemple, oxygène, humidité, acides, sels), entraînant une dégradation des performances, voire une défaillance. Pour les pièces usinées, la corrosion peut causer plusieurs problèmes :  

Perte de précision dimensionnelle : Par exemple, les roulements ou joints peuvent se bloquer à cause de la rouille.  

Résistance mécanique réduite : Les composants structurels peuvent se fracturer à cause de corrosion par piqûres.  

Dégradation esthétique : Affecte l’attrait visuel des pièces décoratives.  

Coûts d’entretien accrus : le remplacement fréquent des pièces corrodées ajoute des dépenses inutiles.  

Il est donc crucial de choisir des matériaux résistants à la corrosion lors de la conception et de la fabrication.  

Analyse de la résistance à la corrosion dans les matériaux  métalliques usinés courants

(1) Acier inoxydable : la référence en matière de résistance  à la corrosion

L’acier inoxydable est largement utilisé en génie médical, alimentaire, chimique et maritime en raison de son excellente résistance à la corrosion. Ses propriétés anticorrosion proviennent du chrome (Cr), qui réagit avec l’oxygène pour former une couche dense d’oxyde passif (Cr₂O₃), isolant efficacement le matériau des milieux corrosifs.  

L’acier inoxydable austénitique (par exemple, 304, 18Cr8Ni) offre une bonne résistance générale à la corrosion mais est sujet aux piqûres ou à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) dans des environnements riches en chlorure (par exemple, l’eau de mer).  

L’acier inoxydable 316 (16Cr10Ni2Mo), avec ajout de molybdène (Mo), résiste mieux aux chlorures, ce qui le rend idéal pour les applications marines et pharmaceutiques.  

L’acier inoxydable martensitique (par exemple, 420, 440) présente une grande dureté mais une résistance à la corrosion moindre, nécessitant souvent des revêtements pour la protection.  

L’acier inoxydable duplex (par exemple, 2205) combine haute résistance et résistance au chlorure, excellant dans les réservoirs de stockage de pétrole/gaz et de produits chimiques.  

(2) Alliages d’aluminium : légers et résistants  à la corrosion 

Les alliages d’aluminium sont privilégiés dans l’aérospatiale, l’automobile et l’électronique pour leur légèreté, leur usinabilité et leur couche d’oxyde naturel (Al₂O₃) qui résiste à la corrosion.  

Série 2xxx (par exemple, 2024) : Haute résistance mais faible résistance à la corrosion ; nécessite de l’anodisation/des revêtements.  

Série 5xxx (par exemple, 5052, 5083) : Excellente résistance à l’eau de mer, utilisée sur les navires et les pièces automobiles.  

Série 6xxx (par exemple, 6061) : Propriétés équilibrées et résistance à la corrosion atmosphérique.  

Série 7xxx (par exemple, 7075) : Ultra-haute résistance mais nécessite des revêtements pour la protection.  

Note : L’aluminium se corrode rapidement dans des acides forts (pH < 4) ou des bases (pH > 9).  

(3) Alliages de titane : résistance  à la corrosion de haut niveau 

Les alliages de titane (par exemple, Ti6Al4V) excellent dans les environnements oxydatifs (eau de mer, chlorures, acide nitrique) grâce à une couche stable de TiO₂. Ils sont idéaux pour l’aérospatiale, les implants médicaux et les équipements chimiques, mais sont coûteux et moins adaptés à la réduction des acides (par exemple, l’acide chlorhydrique).  

(4) Alliages de cuivre : propriétés  uniques de corrosion

Les alliages de cuivre (laiton, bronze, cupronickel) offrent une excellente conductivité et une excellente résistance à l’eau de mer, mais sont sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) dans les environnements ammoniac/soufre.  

Cuivre (CuZn) : Risque de dézincification dans l’eau.  

Bronze (CuSn) : Résistance supérieure à l’eau de mer pour les composants marins.  

Cupronickel (CuNi) : Idéal pour les échangeurs de chaleur.  

(5) Aciers au carbone et à faible alliage : rentables mais nécessitant une protection  

L’acier au carbone (par exemple, 1018, 1045) est économique mais rouille facilement. Les mesures de protection incluent :  

 Galvanisation (résistance à la corrosion atmosphérique).  

 Peinture/revêtements en poudre (résistance chimique).  

 L’acier d’altération (par exemple, CORTEN) forme une couche de rouille stable pour les structures extérieures.  

(6) Alliages à base de nickel : pour environnements  extrêmes

Les alliages de nickel (par exemple, Inconel 625, Hastelloy C276) résistent aux hautes températures, aux acides forts et aux chlorures, ce qui les rend idéaux pour les réacteurs chimiques, les centrales nucléaires et l’aérospatiale. Leur coût élevé limite l’utilisation de composants critiques.  

(7) Alliages de magnésium : légers mais nécessitant un entretien  élevé

Les alliages de magnésium (par exemple, AZ91D) sont les métaux structurels les plus légers mais très réactifs. Elles nécessitent des traitements de surface stricts (par exemple, oxydation par micro-arc , placage nickel sans électron) pour une utilisation dans l’automobile/l’aérospatiale.  

Guide de sélection  des matériaux résistants à la corrosion

Points clés :  

1. Environnement : exposition à l’eau de mer, aux acides, aux embruns salés, etc.  

2. Besoins mécaniques : résistance, dureté, résistance à l’usure.  

3. Budget : Équilibrer performance et coût.  

4. Traitements de surface : protections supplémentaires si nécessaire.  

Matériaux recommandés pour les applications typiques :  

Marine : acier inoxydable 316, titane, aluminium 5xxx.  

Acides forts : alliages de nickel, titane.  

Industrie générale : acier inoxydable 304, aluminium 6061.  

Structures extérieures : Acier d’intemblement + revêtements.  

Léger : titane (haut de gamme), magnésium (avec protection).  

Dans la conception de pièces usinées, la résistance à la corrosion est essentielle. Les métaux différents se comportent de manière unique selon les environnements, il est donc essentiel de choisir le bon matériau. En tant que fournisseur professionnel d’usinage CNC, Brightstar Prototype CNC Co., Ltd propose des solutions expertes de sélection de matériaux et d’usinage. Pour toute demande ou service personnalisé, contactez-nous à info@brightrapid.com.  

Références:  

1. Fontana, M. G., & Greene, N. D. (2018). Ingénierie de la corrosion. McGrawHill.  

2. ASM Handbook, Volume 13 : Corrosion : Fondamentaux, Tests et Protection.