Ce qui rend l’acier inoxydable : couche passive, familles d’aciers, désignations

Par Robert Lahnsteiner, ingénieur international en soudage (IWE) · Mise à jour : novembre 2026

Le chrome. À partir d’environ 10,5 % de chrome, l’acier forme spontanément à l’air une couche extrêmement mince d’oxyde de chrome, la couche passive. Elle ne mesure que quelques nanomètres et reste invisible, mais elle protège l’acier contre de nombreux milieux. Si elle est endommagée, elle se reforme d’elle-même tant que l’oxygène atteint la surface.

Le nickel, le molybdène, l’azote, le titane et le niobium améliorent encore la résistance à la corrosion et déterminent la structure et la résistance mécanique. Les aciers inoxydables sont normalisés dans l’EN 10088.

Il en découle le principe le plus important de cette série pour le soudage : le joint n’est jamais plus résistant que sa surface. Tout ce qui perturbe la couche passive ou abaisse la teneur en chrome à la surface rend l’acier vulnérable à cet endroit.

Lorsque la couche passive ne peut pas se former, ou pas complètement. C’est le cas quand l’oxygène manque ou quand trop peu de chrome est disponible à la surface.

• Pas d’oxygène : dans les interstices étroits, sous les rondelles, sous les dépôts ou dans un liquide stagnant, la couche passive ne se renouvelle pas. Si un milieu corrosif pénètre, la corrosion caverneuse commence.
• Contamination ferreuse : la poussière de meulage et les particules d’acier non allié, provenant par exemple d’outils, de brosses ou de supports, rouillent elles-mêmes et empêchent la formation de la couche passive en dessous. Il en résulte des taches de rouille sur l’inox, appelées rouille de contamination.
• Couleurs de revenu et calamine : les couches d’oxyde colorées à côté du cordon sont plus épaisses que la couche passive, mais non protectrices, et la surface située en dessous est appauvrie en chrome. Elles doivent être éliminées, voir Couleurs de revenu, décapage, passivation.
• Carbures de chrome : si un acier trop riche en carbone reste trop longtemps dans le domaine d’environ 450 à 850 °C, le carbone fixe le chrome aux joints de grains. À leur voisinage, la teneur en chrome descend sous la limite nécessaire et l’acier devient sensible à la corrosion intergranulaire.
• Chlorures : l’eau salée, le sel de déneigement et les produits de nettoyage chlorés attaquent localement la couche passive. Il en résulte une corrosion par piqûres et, avec des milieux chauds et des contraintes de traction, une corrosion sous contrainte.

Selon leur structure, on distingue les aciers austénitiques, ferritiques, austéno-ferritiques (duplex) et martensitiques. Les constructions soudées utilisent presque toujours des aciers austénitiques, de plus en plus aussi des nuances duplex et ferritiques.

La structure qui se forme dans le métal fondu dépend du rapport entre les éléments alphagènes (chrome, molybdène, silicium, niobium) et les éléments gammagènes (nickel, carbone, manganèse, azote). On peut l’estimer avec le diagramme de Schaeffler ; plus de détails dans Structure, ferrite delta et fissuration à chaud et dans le calculateur des diagrammes de Schaeffler, DeLong et WRC.

Selon l’EN 10088, un acier possède un numéro de matériau comme 1.4404 et une désignation symbolique comme X2CrNiMo17-12-2. La désignation symbolique indique la composition : X pour fortement allié, le 2 pour 0,02 % de carbone, puis les éléments d’alliage et leurs teneurs en pour cent, ici environ 17 % de chrome, 12 % de nickel et 2 % de molybdène.

Dans le commerce international, les désignations américaines AISI sont courantes. Elles ne correspondent qu’approximativement aux nuances européennes ; les analyses admissibles diffèrent dans le détail. Pour le choix du matériau et le descriptif de mode opératoire de soudage, c’est toujours la désignation figurant dans la commande ou le certificat de réception qui fait foi.

Un « L » dans la désignation AISI (low carbon) signifie au maximum 0,03 % de carbone. « Ti » signifie stabilisé au titane.

L’acier austénitique conduit la chaleur environ trois fois moins bien que l’acier non allié et se dilate environ un tiers de plus. La chaleur s’accumule au niveau du joint, la pièce se déforme davantage et les couleurs de revenu s’étendent plus loin.

• Conductivité thermique : à température ambiante, environ 15 W/(m·K) pour les austénitiques, environ 25 pour les ferritiques, contre environ 50 pour l’acier non allié.
• Dilatation thermique : environ 16 · 10⁻⁶ par kelvin pour l’austénite, 10 à 13 pour les aciers ferritiques et duplex, 12 pour l’acier non allié. Les nuances ferritiques se déforment donc à peu près aussi peu que l’acier non allié.
• Résistance électrique : trois à quatre fois plus élevée que celle de l’acier non allié. En soudage MIG/MAG, la longueur libre du fil s’échauffe davantage, ce qui influe sur les réglages.

S’y ajoutent des risques propres à chaque matériau : fissuration à chaud dans le métal fondu entièrement austénitique, grossissement du grain dans les aciers ferritiques, fissures de trempe dans les aciers martensitiques et précipités fragilisants comme la phase sigma si l’acier duplex reste trop longtemps trop chaud. La conduite de la chaleur est expliquée dans Apport de chaleur et température entre passes.

Valeurs indicatives selon la fiche ISER 823 (2019), tableau 1. Les valeurs de certaines nuances s’en écartent.

Parce qu’ils restent résistants à la corrosion intergranulaire même après le soudage. Avec au maximum 0,03 % de carbone, il ne se forme pratiquement pas de carbures de chrome dans la zone affectée thermiquement. Autre solution : le titane ou le niobium fixe le carbone avant qu’il ne puisse fixer le chrome.

Les aciers contenant plus de 0,03 % de carbone, comme le 1.4301, peuvent devenir sensibles dans la zone affectée thermiquement à partir d’environ 6 mm d’épaisseur de paroi sans traitement thermique après soudage, selon la sollicitation corrosive. Sur tôle mince, le joint refroidit si vite que cela joue rarement un rôle.

Le carbone peut aussi provenir du procédé de soudage : les gaz de protection riches en CO₂ cèdent du carbone au métal fondu et peuvent ainsi le rendre sensible. C’est pourquoi le soudage MAG des aciers inoxydables n’utilise que quelques pour cent de CO₂ ou d’O₂, voir Gaz de protection.

La résistance à la corrosion par piqûres s’estime à l’aide de l’indice PREN (pitting resistance equivalent number). Plus il est élevé, plus l’acier supporte de chlorures.

Pour les aciers duplex, le calcul est : PREN = % Cr + 3,3 × % Mo + 16 × % N. Le molybdène pèse donc plus de trois fois plus que le chrome. Pour les austénitiques simples, l’azote est généralement omis ; pour les austénitiques fortement alliés, il compte avec un facteur 30.

• 1.4301 : environ 18 à 20
• 1.4404 : environ 24
• 1.4362 (lean duplex) : environ 25
• 1.4462 (duplex) : environ 35
• 1.4410 (super-duplex) : environ 42 ; à partir de 40, on parle de super-duplex

Valeurs indicatives pour les aciers duplex selon DVS 0946, tableau 1 ; austénitiques calculés à partir de l’analyse nominale. Le PREN est une valeur de comparaison pour le métal de base. Le joint est souvent moins résistant, surtout en présence de couleurs de revenu. C’est pourquoi le métal d’apport est généralement un peu plus allié que le métal de base.

Dans la construction, l’EN 1993-1-4 classe les aciers en classes de résistance à la corrosion CRC I à V selon l’environnement (chlorures, dioxyde de soufre, nettoyage). Cela vaut aussi pour les joints soudés, à condition qu’ils aient été correctement traités après soudage.

En règle générale, le métal d’apport est choisi de même nuance que le métal de base ou un peu plus allié. Pour 1.4301 et 1.4307, c’est le 308LSi ; pour 1.4404 et 1.4571, le 316LSi. Les assemblages avec l’acier non allié se soudent avec un métal d’apport surallié, généralement le 309LSi.

• 308LSi (ML 19 9 LSi) : pour 1.4301, 1.4307, 1.4541
• 316LSi (ML 19 12 3 LSi) : pour 1.4401, 1.4404, 1.4571
• 318Si (ML 19 12 3 NbSi) : lorsqu’un métal fondu stabilisé est exigé
• 2209 (ML 22 9 3 NL) : pour les aciers duplex comme le 1.4462
• 309LSi (ML 23 12 LSi) et 307 (ML 18 8 Mn) : assemblages hétérogènes avec l’acier non allié et couches tampons

Le choix en détail est expliqué dans Choisir le métal d’apport. Tous les fils : fil à souder en acier inoxydable ; correspondance avec les métaux de base : choix des matériaux en inox.

L’acier inoxydable est-il magnétique ?

Les aciers austénitiques comme le 1.4301 ne sont pas magnétiques à l’état hypertrempé. Les zones écrouies et le métal fondu peuvent être légèrement magnétiques, ce dernier en raison de sa teneur voulue en ferrite delta. Les aciers ferritiques, martensitiques et duplex sont magnétiques. Un aimant ne permet donc pas de savoir si un acier est inoxydable.

Quelle est la différence entre 304 et 316 ?

Les aciers de type 316 comme 1.4404 et 1.4571 contiennent environ 2 % de molybdène et sont donc plus résistants aux chlorures, par exemple en bord de mer, dans les piscines et dans l’industrie alimentaire. Le 304 (1.4301) suffit pour de nombreuses applications en intérieur.

Pourquoi mon joint en inox rouille-t-il ?

Le plus souvent à cause de couleurs de revenu non éliminées, de particules de fer provenant d’outils également utilisés sur l’acier non allié, ou d’un métal d’apport trop peu allié. Les causes et les remèdes sont présentés dans Défauts et dommages de corrosion.

Faut-il préchauffer l’acier inoxydable ?

Pas les aciers austénitiques ; le préchauffage leur nuit plutôt. Pour les aciers duplex, il peut être utile en forte épaisseur ; pour les aciers martensitiques, il est nécessaire. Les aciers ferritiques se soudent avec le moins de chaleur possible.

La série va du matériau au joint contrôlé, en passant par le procédé, le gaz et la protection de la racine. Pour une vue d’ensemble, voir Le soudage des aciers inoxydables.

1. Structure, ferrite delta et fissuration à chaud
2. Choisir le métal d’apport
3. Les procédés en un coup d’œil
4. Gaz de protection
5. Apport de chaleur et température entre passes
6. Préparation du joint et pointage
7. Protection de la racine et inertage
8. Couleurs de revenu, décapage, passivation
9. Duplex et super-duplex
10. Assembler l’inox et l’acier non allié
11. Défauts et dommages de corrosion
12. Contrôle et sécurité au travail