La rouille est une menace constante pour le fer qui nous entoure, qui s’oxyde facilement dans l’air et dans l’eau. Même l’acier, un alliage dur de fer contenant des traces de carbone, rouille facilement, ce qui signifie que l’oxydation endommage l’acier des bâtiments, des voitures et des appareils électroménagers.
Mais comme son nom l’indique, l’acier inoxydable ne semble pas rouiller. Alors, quel est son secret ?
En termes simples, la chimie de l’acier inoxydable empêche l’oxygène de l’air et de l’environnement d’atteindre le fer contenu dans l’acier, empêchant ainsi la réaction d’oxydation nocive.
L’acier ordinaire rouille lorsque le fer réagit chimiquement avec l’oxygène pour former de l’oxyde de fer. Bien que la rouille ne soit généralement pas nocive pour l’homme, elle peut considérablement corroder le fer et le rendre dangereux et laid.
L’acier ordinaire est un alliage composé de 99 % de fer et d’environ 0,2 % à 1 % de carbone, tandis que l’acier inoxydable contient généralement entre 62 % et 75 % de fer, jusqu’à 1 % de carbone et plus de 10,5 % de chrome. L’acier inoxydable contient également généralement quelques pour cent de nickel, ce qui peut le rendre à la fois plus résistant et plus facile à travailler.
Le chrome est la clé de la résistance à la rouille de l’acier inoxydable, selon un scientifique des matériaux Tim Collinssecrétaire général de Worldstainless, une organisation à but non lucratif basée en Belgique alliée au groupe industriel World Steel Association, a déclaré à Live Science.
Le chrome réagit avec l’oxygène de l’environnement (généralement dans l’air, mais aussi sous l’eau) pour créer une « couche passive » d’oxyde de chrome (Cr2O3) à la surface du métal. Cette couche empêche l’oxygène d’atteindre le fer de l’acier et de créer de la rouille, explique Collins.
La couche passive de l’acier inoxydable n’a que quelques nanomètres d’épaisseur et est donc invisible, a-t-il expliqué. La couche d’oxyde de chrome peut également s’auto-réparer si elle est endommagée ; elle est inerte, ce qui signifie qu’elle ne réagit pas chimiquement avec d’autres substances ; et elle ne s’infiltre pas au-delà de la surface du métal, ce qui rend l’acier inoxydable adapté à la production alimentaire, à la chirurgie et à d’autres applications, a ajouté M. Collins.
Découverte fortuite
L’acier inoxydable moderne a été développé en 1912 par le métallurgiste anglais Harry Brearley, qui étudiait les alliages d’acier pour prévenir la corrosion dans les canons des armes à feu.
Brearley a créé un alliage à partir de fer, de carbone, de chrome et de nickel. Mais il ne convenait pas à un canon de fusil, alors il l’a jeté dans son jardin, a déclaré Collins. Quelques semaines plus tard, Brearley a remarqué que l’alliage brillant dans son jardin n’avait pas rouillé. Il a donc développé le matériau et l’a présenté au monde en 1915.
Collins a déclaré que l’acier inoxydable antirouille représente désormais environ 4 % de l’acier utilisé dans le monde chaque année, soit près de 2 milliards de tonnes.
Mais l’acier inoxydable est complexe et coûteux à fabriquer – généralement entre trois et cinq fois le coût de production de l’acier ordinaire – et l’inclusion d’éléments métalliques spéciaux dans les alliages (comme le molybdène pour les applications sous-marines) peut le rendre encore plus cher.
Par conséquent, la plupart des applications nécessitant de l’acier utilisent de l’acier ordinaire ou de l’acier au carbone, soit dans des conditions où il ne rouille pas, soit dans des conditions où il est protégé par une couche extérieure de peinture ou un autre revêtement.
Pourtant, l’acier inoxydable est désormais utilisé dans plus d’applications que jamais, a déclaré Collins, notamment dans la production alimentaire et la sécurité alimentaire.
Scientifique en alimentation à l’Université Johns Hopkins Kantha Shelke a déclaré à Live Science que l’acier inoxydable présente de nombreux avantages par rapport aux alternatives : il résiste à la corrosion causée par les acides alimentaires et les produits chimiques de nettoyage — contrairement à l’aluminium et au cuivre — et ne contamine ni ne contamine les aliments qu’il touche.
L’acier inoxydable est également durable, plus résistant que l’aluminium et hygiénique, avec une surface non poreuse qui peut être facilement nettoyée et désinfectée, a-t-elle écrit dans un e-mail.
