Pourquoi l'acier inoxydable possède-t-il des propriétés physiques si particulières et comment celles-ci influencent-elles son utilisation dans diverses industries ? Cet article explore les principales propriétés physiques de l'acier inoxydable, telles que la conduction thermique, la dilatation thermique, la résistance, le magnétisme et la densité. La compréhension de ces propriétés aide les ingénieurs et les fabricants à prendre des décisions éclairées lorsqu'ils sélectionnent des matériaux pour différentes applications, garantissant ainsi des performances et une longévité optimales. Plongez dans le monde fascinant de l'acier inoxydable et découvrez ce qui rend ce matériau indispensable à la technologie et à l'industrie modernes.
L'acier inoxydable est un terme utilisé pour désigner l'acier qui résiste à la corrosion par des acides faibles tels que l'air, la vapeur et l'eau, ou qui possède des propriétés inoxydables.
L'acier inoxydable a une histoire de plus de 100 ans depuis sa création.
L'invention de l'acier inoxydable est une étape importante dans le monde de la métallurgie.
Les progrès de l'acier inoxydable ont joué un rôle crucial dans le développement des industries modernes et des avancées technologiques.
L'acier inoxydable possède des propriétés physiques uniques par rapport à d'autres matériaux, notamment la conduction de la chaleur, la dilatation thermique, la résistance, le magnétisme et la densité.
Il est communément admis que le transfert de chaleur de l'acier inoxydable est plus lent que celui d'autres matériaux, comme le montre le tableau 1. Par exemple, la conductivité thermique de l'acier inoxydable est de 1/8 et de 1/13 pour l'acier inoxydable. SUS304par rapport à l'aluminium. Par rapport à l'acier au carbone, elle est respectivement de 1/2 et 1/4, ce qui indique une faible conductivité thermique de l'acier inoxydable.
Cette mauvaise conductivité de la chaleur pose des problèmes lors de l'utilisation de l'énergie solaire. recuit de l'acier inoxydable. L'acier inoxydable est un matériau d'alliage composé de fer auquel ont été ajoutés du Cr et du Ni.
Pourquoi le transfert de chaleur est-il moins bon dans l'acier inoxydable que dans le fer ? Pour faire simple, l'ajout de Cr et de Ni entrave l'activité des électrons libres dans le cristal métallique, qui conduisent la chaleur (conduction thermique électronique). L'activité de ces électrons libres est influencée par la température et est donc également liée à la conduction thermique du réseau, où les atomes vibrent de manière irrégulière, élastique et ondulatoire, conduisant progressivement la chaleur dans le réseau.
Il convient de noter que la conductivité thermique de l'acier inoxydable varie en fonction de la température. Plus la température est élevée, plus la conductivité thermique est importante, en particulier pour les aciers fortement alliés comme l'acier inoxydable.
La dilatation thermique est le phénomène par lequel la longueur d'un matériau augmente de dL lorsque la température augmente de dT, compte tenu d'une température initiale T et d'une longueur L. Le coefficient de dilatation linéaire (a) peut être exprimé comme suit :
a = (1/L) * (dL/dT)
Pour un acier solide isotrope, le coefficient de dilatation volumique (b) est égal à 3 fois le coefficient de dilatation linéaire, soit b = 3a.
Le tableau 1 présente les coefficients de dilatation linéaire de différents matériaux. Par rapport à l'acier au carbone, le SUS304 a un coefficient de dilatation linéaire plus élevé, tandis que le SUS430 a un coefficient de dilatation linéaire plus faible. En outre, l'aluminium et le cuivre ont des coefficients de dilatation plus importants que l'acier inoxydable.
Tableau 1 Conductivité thermique et coefficient de dilatation linéaire de divers matériaux à température ambiante
| Matériau | Conductivité thermique （W/m℃）×102 | Coefficient d'expansion linéaire（ × 10-6） |
| Argent Cuivre Aluminium Chrome Nickel Le fer Acier au carbone SUS430 SUS304 | 4.12 3.71 1.95 0.96 0.84 0.79 0.58 0.26 0.16 | 19 16.7 23 17 12.8 11.7 11 10.4 16.4 |
La difficulté de circulation de l'électricité est appelée résistance ou résistance spécifique, et elle est généralement exprimée à l'aide de la formule suivante :
Résistance = résistance spécifique ' (longueur du conducteur / surface de la section)
Tableau 2 Résistance électrique spécifique de différents matériaux
| Science des matériaux | Résistance spécifique (à température ambiante) | Série de températures | ||
|---|---|---|---|---|
| Chef d'orchestre | Métal pur | Argent Cuivre Aluminium Ni Cr Le fer | Ωcm 1.62×10-6 1.72×10-6 2.75×10-6 7.2×10-6 17×10-6 9.8×10-6 | /℃ 4.1×10-3 4.3×10-3 4.2×10-3 6.7×10-3 2.1×10-3 6.6×10-3 |
| alliage | SUS430 (Fe-18% Cr) SUS304 (Fe-18% Cr) - 8%Ni SUS310S (Fe-25% Cr) - 20% Ni Alliage Fe-Cr-Al NiCr (nNi Cr) Bronze (étain-cuivre) | 60×10-6 72×10-6 78×10-6 140×10-6 108×10-6 15×10-6 | 0.8×10-3 0.6×10-3 0.5×10-3 0.1×10-3 0.1×10-3 0.5×10-3 | |
| Semi-conducteurs | Germanium Silicium | 5×10 3×105 | -- | |
| Isolateur | Papier Résine époxy Verre de quartz | 1010~1012 103~1015 >1017 | - | |
L'acier inoxydable est un métal qui, parmi d'autres, peut facilement conduire l'électricité.
Toutefois, par rapport aux métaux purs, la résistance spécifique d'un alliage, y compris l'acier inoxydable, est généralement plus élevée. En effet, la résistance spécifique de l'acier inoxydable est plus élevée que celle de ses éléments constitutifs, à savoir le Fe, le Cr et le Ni.
Il convient de noter que la résistance spécifique du SUS304 est plus élevée que celle du SUS430. Et comme le nombre de éléments d'alliage augmente, comme dans le cas du SUS310S, la résistance augmente également.
L'augmentation de la résistance électrique spécifique due à l'alliage s'explique par le fait que le mouvement des électrons libres chargés est perturbé par la présence d'éléments d'alliage.
Il est important de noter que les électrons libres jouent également un rôle dans la conduction de la chaleur. Par conséquent, si la conductivité thermique d'un métal est élevée, sa conductivité électrique (réciproque de la résistance spécifique) l'est également.
Cette relation entre la conductivité électrique et la conductivité thermique est connue sous le nom de règle de Viedermann-Franz et est illustrée comme suit :
L/s = TLo (où Lo est le nombre de Lorenz et T la température)
Il convient de mentionner que la résistance spécifique varie également en fonction de la température, comme le montre le tableau 2.
Tableau 3 Propriétés magnétiques de divers matériaux
| Science des matériaux | Propriétés magnétiques | Perméabilité magnétique : μ （H=50e） |
| SUS430 | Magnétisme fort | – |
| Le fer | Magnétisme fort | – |
| Ni | Magnétisme fort | – |
| SUS304 | Non-magnétique (magnétique lors de l'usinage à froid) | 1,5 (traitement 65%) |
| SUS301 | Non magnétique (magnétique pendant l'usinage à froid) | 14,8 (traitement 55%) |
| SUS305 | Non magnétique | – |
Tableau 4 Densité de différents matériaux (à température ambiante)
| Science des matériaux | Densité (g/cm3) |
| SUS430 | 7.75 |
| SUS304 | 7.93 |
| Aluminium | 2.70 |
| Le fer | 7.87 |
| Cr | 7.19 |
| Ni | 8.9 |
| Argent | 10.49 |
| Cuivre | 8.93 |
| Acier au carbone | 7.87 |
| Bois (brûlé) | 0.70 |
| Verre | 2.8-6.3 |
| Béton armé | 2.4 |
| Celluloïd | 1.35-1.60 |
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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