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métallographiques

Nomenclature

La série AISI 3xx désigne la catégorie des aciers inoxydables austénitiques. Cette famille est généralement considérée comme étant difficile à usiner, et le AISI 303 a été spécialement développé pour pallier ce problème. Il est l’acier de décolletage de cette catégorie d’acier inoxydable austénitique, il contient un minimum de 0,15 % de soufre. Une variante de cet alliage existe, le AISI 303Se, qui est allié au sélénium au lieu du soufre. Le sélénium améliore la formabilité à chaud et à froid de cet alliage de décolletage en plus de lui procurer un meilleur fini de surface après usinage. Les autres dénominations équivalentes pour cet alliage sont X8CrNiS18-9 (1.4305), SUS303 et Y12Cr18Ni9 (Chine).

Méthode d’élaboration

La plupart des barres finies à froid sont produites à partir de barres laminées à chaud qui sont ensuite tréfilées à froid (cold drawn) à travers une matrice. La réduction à froid de la barre entraîne une amélioration des propriétés mécaniques, avec une finition de surface lisse permettant de respecter des tolérances dimensionnelles et géométriques plus serrées.

État métallurgique

L’état fini à froid signifie qu’un écrouissage (étirage à froid à travers une filière) a été appliqué sur cet acier lors de la mise en forme de la barre pour augmenter ses propriétés mécaniques et améliorer la qualité de son fini de surface (< 25 RMS). Les tolérances dimensionnelles peuvent être plus serrées dans le cas d’un acier fini à froid. Les propriétés sont spécifiées par la norme ASTM A582.

Remarques sur la composition chimique

L’addition de soufre (minimum 0,15 %) permet d’améliorer l’usinabilité, qui passe d’un indice de 45 % pour le AISI 302 à un indice de 70 % pour le AISI 303. En contrepartie, l’addition de cet élément réduit la soudabilité, la formabilité et la résistance à la corrosion de cet alliage.

L’addition du soufre n’a pas de répercussion sur les propriétés mécaniques (ces propriétés sont identiques à celles du AISI 302). Le molybdène peut être présent en petite quantité (jusqu’à 0,6 %) dans cet alliage. L’ajout de cet élément permet d’améliorer la résistance à la corrosion et la ténacité.

Remarques sur la microstructure

Sans attaque chimique, la matrice « blanche » et les précipités de sulfure de manganèse (MnS) de forme aplatie sont visibles du fait de l’écrouissage par étirage.

Avec l’attaque chimique au HNO₃ (60 %, 1,2 V), les grains équiaxes constitués d’austénite sont révélés. La même attaque chimique, mais avec l’ajout d’un filtre Nomarski DIC (differential interference contrast), rend visibles les différences de relief causées par les macles*. Quelques zones dont la taille des grains est hétérogène sont aperçues.

La taille moyenne des grains austénitiques est de 38 mm, ce qui correspond à un indice « G » de 6,5 selon l’ASTM E112.

*Les macles (twins) sont des défauts d’empilement atomique dits « jumeaux » causés, dans ce cas précis, par la déformation à froid intense (plus de 50 % de réduction). En effet, durant la déformation à froid, certaines plages austénitiques (c.f.c.) peuvent se transformer en martensite (c.c.) sous l’effet d’un écrouissage prononcé. Durant la chauffe (recuit), les grains austénitiques vont se reformer, laissant au passage des macles provenant de l’ancienne interface entre les zones austénitiques et martensitiques créées lors de l’écrouissage à froid.

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’acier inoxydable AISI 303 procure une excellente ductilité, il peut être travaillé à froid et est facile à mettre en forme par formage, pliage et emboutissage profond. Ses propriétés mécaniques s’améliorent grandement par le travail à froid, il peut subir un traitement de recristallisation durant sa mise en forme afin de permettre la poursuite de la déformation exigée. Son usinabilité est de 70 % comparativement à celle de l’acier C1212 (la référence fixée à 100 %).

Ses propriétés mécaniques ne peuvent pas être améliorées par un traitement thermique tel qu’une trempe.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 220 grains (2 min.), 320 grains (2 min.), 500 grains (1 min.), 800 grains (1 min.);
2. Polissage avec particules diamantées : MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-DAC 3 µm (6 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry ou OP-S Non-Dry (1 min.) (finition optionnelle).

Fiches d’alliages associés

• Ac-19 Acier SAE 1144 Fini à froid et recuit de relaxation (classe B)
• Ac-25 Acier inoxydable AISI 416 Fini à froid

Applications possibles

Le AISI 303 est un acier inoxydable austénitique de décolletage, il est donc utilisé lorsque l’usinabilité est le critère de sélection pour un acier inoxydable austénitique (son indice d’usinabilité est de 70 % par rapport à celui de l’acier C1212). Les aciers inoxydables AISI 304 et AISI 316 possèdent un indice d’usinabilité de 45 %, ce qui est bien inférieur. Toutes catégories confondues, le seul acier inoxydable possédant un indice d’usinabilité supérieur est l’acier inoxydable martensitique de décolletage AISI 416 (indice de 110 %).

Cet acier n’est pas recommandé pour le soudage, car l’ajout de soufre crée une sensibilité à la fissuration à chaud. De plus, sa résistance à la corrosion ainsi que sa formabilité sont inférieures à celles des autres aciers inoxydables austénitiques. Il n’est pas recommandé pour la fabrication d’enceintes ou de réservoirs sous pression.

Applications typiques : grande variété d’arbres (machinés) de toutes sortes, valves et composants pour valves (garnitures, corps de soupapes), quincailleries (boulons et vis), bagues (bushing), engrenages, ressorts.

Provenance/Fabrication

La barre de 1 pouce a été produite par North American Stainless, Kentucky, États-Unis.

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