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Choisissez l'acier quand la pièce doit être résistante, rigide et économique, et qu'un traitement anticorrosion est acceptable. Choisissez l'inox quand elle doit résister seule à la corrosion ou au nettoyage : agroalimentaire, médical, milieu humide ou marin. Choisissez l'aluminium quand le poids compte, ou quand la pièce doit s'usiner vite et dissiper la chaleur. Entre inox ou aluminium, la question se résume souvent ainsi : l'inox pour la durabilité sans entretien en milieu agressif, l'aluminium pour la légèreté et la facilité de fabrication.
Les chiffres qui comptent
Le tableau ci-dessous donne des ordres de grandeur pour les familles courantes à température ambiante. Les valeurs exactes varient selon la nuance et l'état.
| Propriété | Acier non allié | Inox austénitique (304L, 316L) | Aluminium (alliages courants) |
|---|---|---|---|
| Masse volumique | ≈ 7,85 g/cm³ | ≈ 7,9 à 8,0 g/cm³ | ≈ 2,7 g/cm³ |
| Module de Young | ≈ 210 GPa | ≈ 200 GPa | ≈ 70 GPa |
| Dilatation thermique | ≈ 12 µm/m/°C | ≈ 16 µm/m/°C | ≈ 23 µm/m/°C |
| Conduction de la chaleur | Moyenne | Faible | Élevée |
| Corrosion sans protection | Rouille | Bonne à très bonne | Bonne en atmosphère courante |
| Usinabilité | Bonne | Délicate | Excellente |
| Soudabilité | Très bonne | Bonne | Plus exigeante |
| Magnétisme | Oui | Pratiquement non (recuit) | Non |
Poids et rigidité : le faux débat
L'aluminium pèse un peu plus du tiers de l'acier. Il est aussi environ trois fois moins rigide. Ces deux rapports se compensent presque : rapportée à la masse, la rigidité des trois métaux est voisine.
Ce que cela veut dire en pratique : une poutre en aluminium aussi rigide qu'une poutre en acier aura une section plus grande, mais pèsera moins. C'est pour cela que l'aéronautique, les véhicules et les bâtis mobiles l'adoptent. À l'inverse, si l'encombrement est imposé et que la section ne peut pas grandir, l'acier reste plus rigide. Les notions de rigidité et de résistance sont détaillées dans l'article sur le module de Young et la limite élastique.
Corrosion : chacun sa façon de se protéger
L'acier rouille dès qu'il est exposé à l'humidité. Il faut le protéger : peinture, thermolaquage, galvanisation, zingage. Ce traitement a un coût, et sa durée de vie fixe celle de la pièce.
L'inox se protège tout seul grâce à une couche passive riche en chrome, qui se reforme si elle est rayée. Le 304L convient aux usages intérieurs et à la plupart des milieux alimentaires. Le 316L, avec du molybdène, tient mieux en présence de chlorures : bord de mer, produits de nettoyage chlorés, saumures.
L'aluminium se couvre d'une fine couche d'oxyde qui le protège bien dans l'air. Il craint les milieux très acides ou très basiques, et surtout le contact avec un métal plus noble en présence d'humidité. L'anodisation renforce et colore cette protection.
Un point souvent négligé : associer ces métaux dans un même assemblage. Une vis inox dans une tôle d'aluminium, sous la pluie, fait corroder l'aluminium autour de la vis. Isoler les contacts évite bien des retours.
Fabrication : ce que chaque métal coûte à l'atelier
Le choix du métal pèse directement sur le temps de fabrication.
- En usinage, l'aluminium se coupe très vite et avec peu d'usure d'outil. L'acier se travaille bien. L'inox austénitique durcit sous l'outil et chauffe, ce qui impose des vitesses plus basses et des outils adaptés. À pièce égale, le temps machine peut varier fortement d'un métal à l'autre.
- En soudage, l'acier est le plus facile. L'inox demande de protéger les cordons et de les décaper. L'aluminium exige des procédés et des soudeurs spécifiques, comme expliqué dans l'article sur la soudure de l'aluminium et de l'inox.
- En pliage, l'inox revient davantage après pliage que l'acier. Certains alliages d'aluminium durs fissurent si le rayon est trop petit.
- En finition, l'inox brossé ou microbillé peut rester brut, l'aluminium s'anodise, l'acier se peint ou se galvanise.
Le coût : au kilo ou à la pièce ?
Au kilo, l'acier non allié est nettement le moins cher. L'inox et l'aluminium coûtent beaucoup plus, avec des cours qui fluctuent, notamment avec le prix du nickel pour l'inox. Mais une pièce s'achète à la pièce, pas au kilo.
Comme l'aluminium est près de trois fois plus léger, la matière d'une pièce en aluminium pèse bien moins lourd sur la facture que son prix au kilo ne le laisse penser. Ajoutez un usinage plus rapide et l'absence de peinture, et l'aluminium devient souvent compétitif face à un acier qu'il faudrait protéger. L'inox, lui, se justifie quand il évite un traitement de surface et un entretien sur toute la durée de vie.
Trois erreurs fréquentes
Choisir l'inox « pour être tranquille ». Un 304L dans un environnement chloré peut piquer en quelques mois. Si le milieu est agressif, c'est le 316L ou mieux qu'il faut, et la nuance doit figurer sur le plan.
Remplacer l'acier par l'aluminium sans revoir la géométrie. À section identique, la pièce fléchira environ trois fois plus. Un bras ou un support redessiné en aluminium doit grossir.
Oublier la dilatation. Un long profilé en aluminium fixé rigidement sur un bâti en acier travaille à chaque variation de température. Sur plusieurs mètres, l'écart se mesure en millimètres et peut faire forcer les fixations.
Une méthode simple pour trancher
Posez-vous les questions dans cet ordre :
- Dans quel environnement la pièce vivra-t-elle ? Milieu humide, salin, alimentaire ou chimique : l'inox ou l'aluminium protégé prennent l'avantage.
- Le poids est-il un critère ? Si oui, l'aluminium s'impose souvent.
- Quelles charges et quelle rigidité ? Forte charge dans un encombrement réduit : l'acier.
- Quelle quantité et quel budget global ? Comparez des prix de pièces finies, traitement compris.
Une fois le métal choisi, envoyez le plan à plusieurs ateliers en indiquant la nuance exacte. Les ateliers d'usinage mécanique référencés travaillent ces trois familles ; vous pouvez leur demander un devis ou explorer l'annuaire des expertises si la pièce relève plutôt de la tôlerie ou de la fonderie.
Photos : Jimmy Liao, Jan van der Wolf sur Pexels.
