Aciers alliés : Définition, types, applications et plus encore !

1. Classification des aciers alliés Les aciers alliés sont essentiellement des aciers au carbone auxquels ont été ajoutés des éléments d'alliage tels que Si, Mn, W, V, Ti, Cr, Ni, Mo, etc. Ces éléments améliorent diverses propriétés de l'acier, telles que la résistance, la ténacité, la trempabilité et la soudabilité. Les aciers alliés sont souvent classés en fonction de leur teneur en éléments d'alliage. En outre, les aciers alliés [...]

Aciers alliés : définition, types, applications et autres !

Table des matières

1. Classification des aciers alliés

Les aciers alliés sont essentiellement des aciers au carbone enrichis d'éléments d'alliage supplémentaires tels que Si, Mn, W, V, Ti, Cr, Ni, Mo, etc.

Ces éléments améliorent diverses propriétés de l'acier, telles que la résistance, la ténacité, la trempabilité et la soudabilité. Les aciers alliés sont souvent classés en fonction de leur teneur en éléments d'alliage.

En outre, les aciers alliés sont utilisés spécifiquement dans différentes industries et sont donc également classés en fonction de leur application.

Classification par teneur en alliage

  • Acier faiblement allié : Teneur totale en alliage inférieure à 5%
  • Acier moyennement allié : Teneur totale en alliage comprise entre 5% et 10%
  • Acier fortement allié : Teneur totale en alliage supérieure à 10%

Classification par utilisation

  • Acier de construction allié : Acier ordinaire faiblement allié ; acier allié de cémentation, acier allié de cémentation, acier allié de cémentation, acier allié de cémentation. trempé et revenu acier, acier allié pour ressorts ; acier pour roulements à billes.
  • Acier à outils allié : Alliage acier de coupe (y compris l'acier de coupe faiblement allié, l'acier à haute vitesse) ; l'acier allié pour moules (y compris l'acier pour moules à froid, l'acier pour moules à chaud) ; l'acier de calibre.
  • Acier à performances spéciales : Acier inoxydable, acier résistant à la chaleur, acier résistant à l'abrasion, etc.

2. Numérotation des aciers alliés

1) Acier de construction à haute résistance faiblement allié

Son grade est organisé dans la séquence de la lettre Pinyin chinoise (Q) représentant la limite d'élasticité, la valeur limite d'élasticité et le symbole du grade de qualité (A, B, C, D, E).

Par exemple, Q390A désigne un acier de construction à haute résistance faiblement allié avec limite d'élasticité σs = 390N/mm2, qualité A.

2) Acier de construction allié

Son grade est formé par "deux chiffres + symbole de l'élément + chiffre".

Les deux premiers chiffres représentent les dix millièmes de la moyenne. teneur en carbone en masse dans l'acier, le symbole de l'élément indique les éléments d'alliage contenus dans l'acier, et le nombre qui suit le symbole de l'élément représente les centièmes de la teneur moyenne en masse de cet élément.

Si la fraction de masse moyenne des élément d'alliage est inférieure à 1,5%, seul l'élément est marqué sans valeur. Lorsque la fraction massique moyenne est ≥1,5%, ≥2,5%, ≥3,5%, etc., les nombres 2, 3, 4, etc. sont indiqués après l'élément d'alliage en conséquence.

Par exemple, 40Croù la fraction massique moyenne de carbone Wc=0,4%, et la fraction massique moyenne de chrome WCr <1,5%. S'il s'agit d'un acier de qualité supérieure, la lettre "A" est ajoutée à la fin de la nuance, comme l'acier 38CrMoAlA, qui est un acier de construction allié de qualité supérieure.

3) Roulements en acier

La lettre "G" (première lettre du pinyin chinois du mot "laminage") est ajoutée avant le grade, et le nombre qui suit indique les millièmes de la teneur en chrome en masse, tandis que la teneur en carbone n'est pas indiquée.

Par exemple, l'acier GCr15 est un acier pour roulements dont la fraction massique moyenne de chrome WCr = 1,5%.

Si d'autres éléments d'alliage sont présents dans le chrome acier pour roulementsIls sont exprimés de la même manière que les aciers de construction en alliage général. Tous les aciers pour roulements sont des aciers de qualité supérieure, mais la qualité ne se termine pas par "A".

4) Acier à outils allié

La méthode de numérotation de ce type d'acier est similaire à celle des aciers de construction alliés, sauf que lorsque Wc < 1%, un seul chiffre est utilisé pour représenter les millièmes de la teneur en carbone en masse. Lorsque la fraction massique du carbone est ≥1%, elle n'est pas indiquée.

Par exemple, dans l'acier Cr12MoV, la fraction massique moyenne du carbone est Wc=1,45%~1,70%, et n'est donc pas indiquée ; la fraction massique moyenne du Cr est de 12%, et les fractions massiques du Mo et du V sont toutes deux inférieures à 1,5%.

Cependant, les aciers à outils rapides sont des exceptions, et la fraction massique moyenne de carbone n'est pas indiquée, quelle qu'en soit la quantité. Étant donné que les aciers à outils alliés et les aciers à outils rapides sont des aciers de qualité supérieure, il n'est pas nécessaire d'indiquer "A" à la fin de leur nuance.

5) Acier inoxydable et acier résistant à la chaleur

Le nombre devant la nuance d'acier indique les millièmes de la fraction de masse de carbone.

Par exemple, en 3Cr13 Dans le cas de l'acier au carbone, la fraction massique moyenne Wc=0,3%, et la fraction massique moyenne WCr=13%. Lorsque la fraction massique de carbone Wc≤0,03% et Wc≤0,08%, les préfixes "00" et "0" sont utilisés respectivement, par exemple, 00Cr17Ni14Mo2, 0Cr19Ni9 aciers, etc.

3. Explication des aciers alliés courants

1) Acier ordinaire faiblement allié

Q345

Applications : Principalement utilisé pour la fabrication de ponts, de navires, de véhicules, de chaudières, de réservoirs sous pression, d'oléoducs et de gazoducs, de grandes structures en acier, etc. Il est utilisé à l'état laminé à chaud et refroidi à l'air, la structure est à grain fin F+P et il n'y a plus de traitement thermique.

Composition chimique wt%
CMnSiVNbTi
0.18~0.201.0~1.60.550.02~0.150.015-0.060.02~0.2

Les Q345 comprend les anciennes nuances d'acier 12MnV, 14MnNb, 16Mn, 18Nb, 16MnCu.

Épaisseur mmPropriétés mécaniques
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 345470-63021-2234
16-35≥ 325
35-50≥ 295

Q420

Utilisé à l'état normalisé, la structure est F+S. Le Q345 comprend les anciennes nuances d'acier 15MnVN, 14MnVTiRE.

Composition chimique wt%
CMnSiVNbTiCrNi
≤ 0.201.0~1.70.550.02~0.20.015-0.060.02~0.2≤ 0.40≤ 0.70
Épaisseur mmPropriétés mécaniques
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 420520-68018-19
GB/T159
3491-1994
16-35≥ 400
35-50≥ 380

2) Acier allié trempé et revenu (faible trempabilité)

40Cr

Applications : Utilisé pour fabriquer diverses pièces importantes sur les automobiles, les tracteurs, les machines-outils et d'autres machines, telles que les engrenages des machines-outils, les arbres principaux, les vilebrequins des moteurs automobiles, les bielles, les boulons, les soupapes d'admission.

Principale composition chimique wt%C0.37-0.44
Mn0.5-0.8
Si0.17-0.37
Cr0.81-1.1
Mo0.07-0.12
Taille de l'ébauche traitée thermiquement<25mmTrempe ℃850 huile
Trempe ℃520 eau huile
Propriétés mécaniques (≥)σb MPa980
σs MPa785
Taille de l'ébauche traitée thermiquement<25mm9
ψ %45
Akv J47
Recuit HB207

3) Acier à ressort allié

65Mn 60Mn2Si

Exemples d'applications de l'acier 65Mn 60Mn2Si : ressorts d'une section ≤25mm, tels que les ressorts hélicoïdaux des tampons de véhicules.

Qualité de l'acier65Mn60Si2Mn
Principaux composants w%C0.62-0.700.56-0.64
Mn0.90-1.200.60-0.90
Si0.17-0.371.50-2.00
Cr≤ 0.25≤ 0.35
Traitement thermiqueTrempe ℃830 huile870 huile
Trempe540480
Propriétés mécaniquesσs MPa8001200
σb MPa10001300
δ10 %85
ψ %3025

20Cr

Applications : Peut fabriquer des engrenages pour les automobiles, les tracteurs, les arbres à cames des moteurs à combustion interne, les axes de piston et d'autres pièces de machines. Il peut résister à une forte usure par frottement, à des charges alternées plus importantes, en particulier à des charges d'impact.

Principale composition chimique wt%C0.17-0.24
Mn0.5-0.8
Si0.20-0.40
Cr0.7-1.0
Traitement thermique ℃Carbone930
Traitement de la préparation880 eau et huile
Trempe780-820 eau et huile
Trempe200
Propriétés mécaniques (≥)σb MPa835
σs MPa540
δ5 %10
ψ %4o
Akv J47
Taille de l'ébauche mm<15

4) Acier allié de cémentation (trempabilité moyenne) :

20CrMnTi

Principale composition chimique wt%C0.17-0.24
Mn0.8-1.10
Si0.17-0.37
Cr1.0-1.3
Traitement thermique ℃Carbone930
Traitement de la préparation880 eau et huile
Trempe770 eau et huile
Trempe200
Propriétés mécaniques (≥)σb MPa1080
σs MPa850
δ5 %10
ψ %45
Akv J55
Taille de l'ébauche mm<15

5) Roulement à rouleaux en acier :

GCr15 :

Utilisé pour fabriquer les éléments roulants (billes, rouleaux, aiguilles) des roulements, les bagues intérieures et extérieures, etc. Il peut également être utilisé pour fabriquer des jauges de précision, des matrices de poinçonnage à froid, des vis d'entraînement de machines-outils et d'autres pièces résistantes à l'usure.

Principale composition chimique wt%C0.95-1.05
Cr1.40~1.65
Si0.15~0.35
Mn0.25~0.45
Caractéristiques du traitement thermiqueTrempe ℃820~ 840
Trempe ℃150~160
HRC après revenu62~66
Objectif principalFerrules avec une épaisseur de paroi de<14mm et un diamètre extérieur de 250mm. Une bille d'acier d'un diamètre de 25 à 200 mm. Un rouleau d'un diamètre d'environ 25 mm.

6) Acier faiblement allié pour outils de coupe :

9SiCr, CrWMn

Qualité de l'acier9SiCrCrWMn
Composition chimique wt%C0.85-0.950.9-1.05
Mn0.3-0.60.8-1.1
Si1.2-1.60.15-0.35
Cr0.95-1.250.9-1.2
W1.2-1.5
Traitement thermiqueTrempe à l'huileTempérature de trempe ℃≥62
Dureté HRC180-200140-160
TrempeTempérature de trempe ℃60-6262-65
Dureté HRCFilière, taraud, trépan, alésoir, fraise à engrenage, à froid matrice de marquageRouleau de laminage à froidMatrices, broches, jauges, matrices d'emboutissage complexes et de haute précision, etc.

7) Acier rapide :

W18Cr4V

CMnSiCrWVFabrication d'outils de coupe à grande vitesse, de rabots, de forets, de fraises, etc.
0.7~0.80.1~0.40.2~0.43.8~4.417.5-19.01.0~1.4

8) Acier moulé à froid :

Cr12 :

Utilisé pour fabriquer divers moules de poinçonnage à froid, moules de frappe à froid, moules d'extrusion à froid et moules de tréfilage, etc. Pour les grands moules à froid en acier Cr12, la déformation due au traitement thermique est minime, ce qui les rend adaptés à la fabrication de moules lourds et complexes.

Composition chimique wt%
CSiMnCrV
2.00-2.30≤ 0.40≤ 0.4011.50-13.500.15~0.30
RecuitTrempe à l'huileTrempe
Température ℃Dureté HBTempérature ℃Température ℃Dureté HRC
870-900207-255950-1000200-45058-64

Exemple d'utilisation : Filière d'estampage à froid, Filière de dessinFilière d'emboutissage, Filière de laminage

9) Acier pour moulage à chaud :

4Cr5MoSiV :

Sa structure est constituée d'éléments en acier trempé. martensitePour garantir la dureté à chaud, il est nécessaire d'effectuer des trempes multiples. Pour garantir la dureté à chaud, il est nécessaire d'effectuer des trempes multiples.

Composition chimique wt%
CSiMnCrMoV
0.32-0.420.80-1.200.404.50-5.501.00-1.500.30-0.50
RecuitTrempe à l'huileTrempe
Température ℃Dureté HBTempérature ℃Température ℃Dureté HRC
840-900209-2291000-1025540-65040-54

Exemples d'utilisation : filière de découpage à chaud, filière de coulée sous pression, filière d'extrusion à chaud, précision, etc. matrice de forgeage

10) Calibre de l'acier

Outil de mesureQualité de l'acier
Gabarit plat ou carton10. 20 ou 50, 55, 60, 60Mn, 65Mn
Jauges générales et jauges de blocageT10A, T12A, 9SiCr
Jauges de haute précision et jauges de blocageCr (outil de coupe acier), CrMn, GCr15
Jauges et blocs jauges de haute précision et de forme complexeCrWMn (acier à faible déformation)
Outil de mesure résistant à la corrosion4Cr139Cr18 (acier inoxydable)

11) Acier inoxydable :

L'acier inoxydable désigne les types d'acier présentant une résistance élevée à la corrosion dans l'atmosphère et les milieux généraux.

Qualité de l'acierComposition chimique wt%σbσ0.2δ5ψAkDureté
CCrMPaMPa%%J
1Cr13
M Type
≤0.1511.5-13.5≥540≥345≥25≥55≥78≥159 HB
Traitement thermique : 9501000 ℃ huile ou trempe à l'eau700750 ℃ refroidissement rapide et trempe ;
Objet : produire des pièces résistantes aux milieux faiblement corrosifs et pouvant supporter des charges d'impact, telles que des pales de turbines à vapeur, des vannes de machines à pression d'eau, des cadres structurels, des boulons, des écrous, etc.
9Cr18
M Type
0.9-1.017-19≥55 HRC
Traitement thermique : 1000-1050 ℃ trempe à l'huile, 200-300 ℃ huile, refroidissement à l'air et trempe ;
Utilisation : outil de coupe mécanique pour le tranchage de l'acier inoxydable, outil de coupe, lame chirurgicale, pièce très résistante à l'abrasion et à la corrosion.
1Cr17
F Type
≤0.1216-18≥450≥205≥22≥50≥183 HB
Traitement thermique 780 ° C~850 ° C refroidissement à l'air.
Objet : produire des équipements pour l'usine d'acide nitrique, tels que des tours d'absorption, des échangeurs de chaleur, des réservoirs d'acide, des canalisations de transport et des équipements pour l'usine alimentaire.

Acier inoxydable martensitique :

1Cr13, 2Cr13, 3Cr13, 4Cr13, etc. Ils présentent tous une résistance suffisante à la corrosion en milieu oxydant. Les aciers à faible teneur en carbone 1Cr13 et 2Cr13 présentent une meilleure résistance à la corrosion et de bonnes propriétés mécaniques. Lorsque la teneur en carbone augmente, les aciers 3Cr13 et 4Cr13 présentent une résistance accrue et une meilleure résistance à l'usure, mais une résistance réduite à la corrosion.

Acier inoxydable ferritique :

1Cr17, 1Cr17Ti, etc. Ce type d'acier a une fraction massique de chrome de 17%~30% et une fraction massique de carbone inférieure à 0,15%. Il présente une structure ferrite monophasée et une meilleure résistance à la corrosion que l'acier Cr13.

Acier inoxydable austénitique :

Le type Cr18Ni9 (également connu sous le nom d'acier inoxydable de type 18-8) est l'un des aciers inoxydables les plus couramment utilisés. Ce type d'acier inoxydable austénitique a une faible teneur en carbone (environ 0,1%) et une excellente résistance à la corrosion. L'acier comporte souvent des ajouts de Ti (titane) ou de Nb (niobium) pour prévenir la corrosion. corrosion intergranulaire.

Cette catégorie d'acier présente des la résistance et la duretéet n'est pas magnétique. Cependant, il offre une plasticité, une ténacité et une résistance à la corrosion supérieures à celles de l'acier inoxydable de type Cr13. Un traitement de mise en solution peut encore améliorer la résistance à la corrosion de cet acier inoxydable austénitique.

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Shane
Auteur

Shane

Fondateur de MachineMFG

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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