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Aciers de cémentation

Domaine d'application

Boulons, arbres, engrenages, etc. avec une surface dure et un noyau tenace.

Description

Les aciers de cémentation ont une teneur en carbone inférieure à 0,25 % et contiennent une petite quantité d'éléments d'alliage qui favorisent la trempabilité (Cr, Mn, Ni, Mo) et, d'autre part, forment des carbures durs (Cr, Mo) avec le carbone ajouté dans la couche superficielle, augmentant ainsi la résistance à l'usure.

Propriétés

Excellente combinaison de propriétés telles que ténacité, haute résistance à l'usure, résistance aux sollicitations de flexion et de choc. Très bonne résistance à la fatigue grâce aux contraintes de compression dans la surface dure. Noyau tenace et pauvre en carbone.
Soudage : Non soudable (C15 très bien soudable avant la cémentation).
Déformation : Déformation particulièrement importante pour les pièces en aciers non alliés (trempe à l'eau) et/ou de forme complexe.
Retouches nécessaires : Le meulage de certaines parties fonctionnelles réduit les défauts (par exemple, faux-rond), et permet de respecter les tolérances et d'améliorer la rugosité de surface.

Cémentation

Des pièces tenaces sont obtenues par l'utilisation d'aciers à faible teneur en carbone. Cependant, ces aciers n'acquièrent qu'une faible dureté lors de la trempe. C'est pourquoi la zone superficielle est enrichie en carbone par diffusion, formant ainsi une couche d'acier durcissable avec environ 0,8 % de carbone. Lors de la trempe, le noyau est revenu et la couche superficielle est durcie. Le procédé de cémentation comprend donc deux étapes : la carbonitruration et le durcissement proprement dit.

Domaine d'application

Boulons, arbres, engrenages, etc. avec une surface dure et un noyau tenace.

Description

Les aciers de cémentation ont une teneur en carbone inférieure à 0,25 % et contiennent une petite quantité d'éléments d'alliage qui favorisent la trempabilité (Cr, Mn, Ni, Mo) et, d'autre part, forment des carbures durs (Cr, Mo) avec le carbone ajouté dans la couche superficielle, augmentant ainsi la résistance à l'usure.

Propriétés

Excellente combinaison de propriétés telles que ténacité, haute résistance à l'usure, résistance aux soll

Aciers de trempe

Domaine d'application

Les aciers trempés et revenus sont utilisés lorsque des aciers comme S235, S355, etc., entraîneraient des dimensions trop importantes. Ils conviennent à toutes les pièces fortement sollicitées dans les transmissions, moteurs, châssis, etc., par exemple : engrenages, vilebrequins, arbres moteurs, vis, fourchettes de changement de vitesse, etc.

Description

Les aciers de traitement sont des aciers de construction mécanique adaptés à la trempe en raison de leur composition chimique. À l'état trempé et revenu, ils offrent une bonne ténacité tout en conservant une résistance à la traction élevée.
Le traitement de trempe et revenu confère aux aciers de construction une combinaison de propriétés : une limite d'élasticité Re, Rp0,2 plus élevée pour des tensions admissibles supérieures, et une meilleure ténacité (travail de rupture Av) permettant une déformation importante avant la rupture. Pour atteindre cette ténacité, la microstructure ne doit pas contenir trop de cémentite, d'où une teneur en carbone limitée à 0,25 - 0,6 %.

Propriétés

Une combinaison équilibrée entre limite d'élasticité et ténacité.
Soudabilité : Non recommandée (C35 et C45 soudables sous conditions).
Usinabilité : Les aciers de traitement peuvent être usinés même après trempe et revenu.

Trempe et revenu

La trempe et le revenu consistent à tremper des aciers de construction mécanique, suivis d'un revenu à des températures élevées. Objectif : augmenter la ténacité tout en améliorant la limite d'élasticité. Les aciers à haute limite d'élasticité et bonne ténacité peuvent être obtenus par deux procédés de traitement thermique :

Trempe suivie de revenu :
Ce procédé comprend une trempe (microstructure martensitique) suivie d'un revenu (chauffage) à des températures entre 450°C et 600°C, où les valeurs optimales de ténacité et de résistance sont atteintes.

  1. Trempe dans l'eau.
  2. Traitement de revenu : optimisation de la résistance et de la ténacité.

Trempe par transformation isotherme :
Refroidissement rapide d'une microstructure austénitique à une température située entre Ms (début de la formation de martensite) et Ar1 (point critique de refroidissement), suivi d'un maintien à cette température (procédé isotherme). Pendant cette période, tout l'austénite se transforme. L'acier peut ensuite être refroidi à température ambiante sans modification de la microstructure. Ce procédé est également appelé trempe bainitique.

Domaine d'application

Les aciers trempés et revenus sont utilisés lorsque des aciers comme S235, S355, etc., entraîneraient des dimensions trop importantes. Ils conviennent à toutes les pièces fortement sollicitées dans les transmissions, moteurs, châssis, etc., par exemple : engrenages, vilebrequins, arbres moteurs, vis, fourchettes de changement de vitesse, etc.

Description

Les aciers de traitement sont des aciers de construction mécanique adaptés à la trempe en raison de leur composition chimique. À l'état trempé et revenu, ils offrent une b

Aciers de construction

Domaine d'application

Après un recuit de normalisation ou une déformation à froid, les aciers de construction sont utilisés principalement dans la construction de bâtiments, travaux publics, ponts, structures maritimes, réservoirs, véhicules et machines, en raison de leur résistance à la traction et de leur limite d'élasticité.

Description

Les aciers de construction non alliés représentent la plus grande part de la production totale d'acier. Ils sont généralement fournis sous forme laminée à chaud.

Propriétés

Soudabilité : Les aciers de construction sont très bien soudables.
Propriétés mécaniques : À l'état +N, les aciers de construction présentent des limites d'élasticité élevées, combinées à une déformabilité plastique suffisante, particulièrement en cas de sollicitations par impact. Il est important de tenir compte de la température à laquelle la résilience (travail de rupture) est testée.

Désignation (27J)   RJ   J0   J2   J3   J4   J5   J6
Température de test °C   +20   0   -20   -30   -40   -50   -60

Propriétés technologiques

Ce sont des caractéristiques telles que l'usinabilité, la formabilité à froid (découpage, emboutissage profond des tôles), l'aptitude au soudage, la résistance à la corrosion, etc.

Propriétés physiques

Exigences relatives aux propriétés magnétiques, à la conductivité thermique et à la dilatation thermique.

Soudabilité

En raison de l'importance du soudage comme méthode d'assemblage pour les aciers de construction, voici quelques explications sur la soudabilité :

  • Aptitude au soudage : L'aptitude au soudage est assurée lorsque les propriétés métallurgiques, chimiques et physiques permettent de réaliser une soudure conforme aux exigences spécifiées.
  • Sécurité de soudage : La sécurité de soudage dépend davantage du fabricant que du producteur d'acier. La sécurité de soudage est assurée lorsque la pièce soudée reste fiable en service (sans fragilisation ni fissure). Elle est influencée par la conception de la structure (épaisseur de la tôle, type et disposition des soudures, effet d'entaille) et par les conditions de contrainte (type, amplitude et multiaxialité des contraintes, vitesse de sollicitation, température de service).
  • Possibilité de soudage : Elle indique si l'assemblage souhaité peut être réalisé avec les procédés de fabrication choisis. Ces trois facteurs s'influencent mutuellement. L'aptitude au soudage est présente lorsque, après un refroidissement rapide, les structures formées dans la zone affectée par la chaleur (ZAT) restent suffisamment déformables. Il est essentiel de limiter la formation de martensite ou de contrôler la teneur en carbone de l'acier pour que la martensite reste suffisamment déformable.

Outre le carbone, les éléments d'alliage influencent également la tendance à la fissuration des zones durcies dans la ZAT. L'effet combiné du carbone et des éléments d'alliage est souvent exprimé par l'équivalent carbone (Ceq). Une formule couramment utilisée pour les aciers de construction est :
Ceq = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 [%].

Dans cette formule, les éléments d'alliage sont exprimés en pourcentage massique. Ils sont ainsi beaucoup moins propices à la fissuration que le carbone. En général, selon l'épaisseur de la pièce, lorsque Ceq >= 0,45 %, l'acier est préchauffé entre 100°C et 150°C avant le soudage. Cette diminution de la vitesse de refroidissement dans la ZAT réduit efficacement la formation de martensite, diminuant ainsi la dureté et la propension aux fissures dans la ZAT.

Domaine d'application

Après un recuit de normalisation ou une déformation à froid, les aciers de construction sont utilisés principalement dans la construction de bâtiments, travaux publics, ponts, structures maritimes, réservoirs, véhicules et machines, en raison de leur résistance à la traction et de leur limite d'élasticité.

Description

Les aciers de construction non alliés représentent la plus grande part de la production totale d'acier. Ils sont généralement fournis sous forme laminée à chaud.

Propriétés

Soudabilité : Les aciers de constru

Aciers de roulements

Domaine d'application

Pièces répondant à des exigences élevées en termes de dureté, de durée de vie, de résistance à l'usure et de stabilité dimensionnelle, telles que : outils, glissières de guidage, bagues, rondelles d'espacement, broches, arbres, rouleaux, engrenages, couteaux circulaires, etc.

Description

Le 100Cr6 est l'acier classique de l'industrie des roulements. En plus de son utilisation dans les roulements à billes, à aiguilles et à rouleaux, il convient également aux pièces soumises à une forte usure dans la construction mécanique. Il peut être trempé en surface ou dans toute sa masse. Pour des couches de surface plus profondes, le 100CrMo7-3 est recommandé.

Propriétés

Soudabilité : Les aciers pour roulements ne sont pas soudables.

Traitements thermiques :

  • Recuit de normalisation : 870° - 900°C, suivi d'un refroidissement à l'air.
  • Recuit de détente : 750°C – 800°C, pour obtenir une microstructure de cémentite globulaire.
  • Recuit de détente des contraintes : 600° - 650°C, suivi d'un refroidissement à l'air.
  • Trempe : Chauffage à 800° - 870°C, suivi d'une trempe dans l'huile.
     

Domaine d'application

Pièces répondant à des exigences élevées en termes de dureté, de durée de vie, de résistance à l'usure et de stabilité dimensionnelle, telles que : outils, glissières de guidage, bagues, rondelles d'espacement, broches, arbres, rouleaux, engrenages, couteaux circulaires, etc.

Description

Le 100Cr6 est l'acier classique de l'industrie des roulements. En plus de son utilisation dans les roulements à billes, à aiguilles et à rouleaux, il convient également aux pièces soumises à une forte usure dans la construction mécanique.

Aciers d'engrenages

Domaine d'application

Pour des engrenages fortement sollicités nécessitant une dureté de surface suffisante sur les flancs des dents et, en raison des fortes contraintes au pied des dents, une résistance à la flexion adéquate, ainsi qu'une bonne résilience pour résister aux chocs. Les engrenages fabriqués en acier CV58Z présentent une résistance élevée à l'usure et sont exempts de tendance à la formation de piqûres (pitting). Cet acier est également adapté à d'autres composants, tels que les cames.

Description

Les composants avec ces exigences spécifiques sont généralement fabriqués en acier de cémentation. Toutefois, pour des raisons économiques, le traitement par trempe à la flamme ou trempe par induction est également utilisé, dans lequel les flancs des dents sont chauffés par procédé continu et trempés. Cependant, ce procédé est fiable uniquement pour des roues dentées avec un module supérieur à 6. Les roues coniques et les roues dentées avec un module inférieur à 6 ne donnent pas des résultats satisfaisants avec ce procédé.

C'est ainsi que la méthode de trempe par rotation a été développée pour obtenir des résultats de trempe irréprochables même dans ces cas. Cependant, il était nécessaire de développer un acier capable d'atteindre une dureté de surface élevée tout en conservant des propriétés élastiques suffisantes pour absorber les chocs qui surviennent inévitablement en service.

Propriétés

Il s'agit d'un acier trempé à l'huile, spécialement conçu pour la trempe par rotation. Il n'est donc pas adapté aux procédés nécessitant une trempe à l'eau. Le respect de conditions métallurgiques spécifiques et l'application de méthodes de contrôle appropriées sont indispensables pour garantir des propriétés constantes, ce qui est essentiel pour la trempe par rotation.

Le CV58Z est livré soit à l'état recuit, soit à l'état trempé et revenu.

Propriétés mécaniques à l'état de livraison

Recuit sur cémentite globulaire, puis trempé et revenu. Des résistances plus élevées sont possibles, mais ne sont pas recommandées pour des raisons d'usinabilité. Elles ne sont pas non plus nécessaires, car une résistance d'environ 1470 N/mm² est atteinte au pied des dents après la trempe par rotation.

Quelques recommandations pour l'état de traitement avant la trempe par rotation :

  • Le traitement de trempe et revenu est recommandé pour les petites roues dentées, jusqu'à un diamètre extérieur d'environ 200 mm, et lorsque l'alésage est réalisé par brochage (profil de rainure) ou que les dents sont usinées par fraisage. La distorsion due à la trempe est alors réduite.
  • La dureté obtenue est légèrement supérieure, avec une valeur de 62 à 64 HRC, soit environ 2 à 3 unités HRC de plus.
  • Dans tous les autres cas, le matériau recuit peut être utilisé, car pour les roues plus grandes, la durée de chauffage (temps de montée et de maintien) est suffisamment longue pour garantir des résultats de trempe parfaits.

Déformation à chaud et traitement thermique

   Trempe et revenu 
Forgeage °CRecuit pour cémentite globulaire 
°C		Recuit de normalisation °CTrempe °CRevenu °C
8050 - 1050710 - 740*850 - 880830 - 850180 - 210

*) avec un refroidissement au four jusqu'à 600 °C

Une homogénéité de l'acier, nécessaire pour obtenir des résultats reproductibles, est garantie pour le CV 58 Z grâce à une fusion spéciale et un traitement thermique soigneux.

Distorsion de trempe

La distorsion de trempe est évaluée en pratique par la mesure de l'angle d'engagement et de la variation de pas avant et après la trempe. Les résultats de ces essais, comparés à ceux de l'acier 16 MnCr 5, montrent que la distorsion de trempe du CV 58 Z est en moyenne inférieure de 45 % et 30 % respectivement par rapport au 16 MnCr 5.

Trempe par rotation

La trempe par rotation, également appelée trempe en rotation, consiste à durcir les corps rotatifs sur leur surface extérieure. Ce procédé est similaire à la trempe statique, mais avec la différence que la pièce tourne pendant le processus de chauffage et de trempe. Dans ce procédé, l'ébauche d'engrenage préalablement usinée à l'état recuit ou revenu est localement chauffée, puis trempée dans de l'huile. Objectif : obtenir une dureté de surface élevée (résistance à l'usure), une résistance à la flexion élevée et une bonne résilience aux chocs.

Zones de durcissement

Sur l'acier de cémentation 16 MnCr 5, on distingue nettement la couche durcie et le noyau mou comme deux zones de microstructure différentes. Sur le CV 58 Z, on observe également une microstructure pratiquement durcie en profondeur sur la dent, avec une transition progressive vers une structure plus douce au niveau de la couronne dentée.

 

Domaine d'application

Pour des engrenages fortement sollicités nécessitant une dureté de surface suffisante sur les flancs des dents et, en raison des fortes contraintes au pied des dents, une résistance à la flexion adéquate, ainsi qu'une bonne résilience pour résister aux chocs. Les engrenages fabriqués en acier CV58Z présentent une résistance élevée à l'usure et sont exempts de tendance à la formation de piqûres (pitting). Cet acier est également adapté à d'autres composants, tels que les cames.

Description

Les composants avec ces exigences

Tubes en acier sans soudure et anneaux laminés

Nous sommes le représentant officiel d'Ovako Steel AB, Hofors et Hällefors en Suisse. En plus de notre conseil complet sur place, nous vous offrons, si nécessaire, un accès direct à l'expertise approfondie de l'usine sidérurgique. Cela nous permet de vous proposer des solutions sur mesure basées sur le savoir-faire solide et les technologies innovantes d'Ovako Steel AB. Que ce soit pour des applications spécifiques ou des défis généraux dans le domaine de l'acier, nous sommes votre partenaire compétent pour garantir le succès de vos projets.

Domaine d'application

Roulements, injecteurs pour moteurs diesel Common Rail, vérins hydrauliques, rouleaux, engrenages fortement sollicités tels que ceux utilisés dans les éoliennes, ainsi que des pièces hautement sollicitées ou très exigeantes dans la construction mécanique, etc. Les aciers Ovako® sont disponibles sous forme de tubes en acier sans soudure, d'anneaux laminés ou forgés jusqu'à 3 m de diamètre, ou de barres. En plus des aciers décrits ci-dessous, disponibles à partir du centre de service d'Embrach, Ovako® fabrique également d'autres nuances d'acier, disponibles sur commande directement depuis l'usine avec des délais et quantités adaptés.

Description

Tube en acier de construction mécanique sans soudure Ovako® 280 :
Les tubes Ovako® 280 sont fabriqués à partir d'un acier pur et sont sans soudure. Ils sont disponibles dans de nombreuses dimensions, avec un diamètre extérieur maximal de 256,5 mm.

Tubes en acier pour roulements Ovako® 803 et Ovako® 824 :
Ces aciers se distinguent par une grande résistance à la fatigue et à l'usure.

  • Ovako® 803 : Caractérisé par une excellente résistance à la fatigue et à l'usure. Les tubes sont livrés à l'état recuit et sont facilement usinables. Une dureté de 60 à 65 HRC peut être obtenue par trempe martensitique et revenu.
  • Ovako® 824 : Convient pour la trempe en profondeur des parois épaisses. Cet acier offre également une haute résistance à la fatigue, une excellente résistance à l'usure et une bonne ténacité. Il est adapté à la trempe martensitique et bainitique.

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Nous sommes le représentant officiel d'Ovako Steel AB, Hofors et Hällefors en Suisse. En plus de notre conseil complet sur place, nous vous offrons, si nécessaire, un accès direct à l'expertise approfondie de l'usine sidérurgique. Cela nous permet de vous proposer des solutions sur mesure basées sur le savoir-faire solide et les technologies innovantes d'Ovako Steel AB. Que ce soit pour des applications spécifiques ou des défis généraux dans le domaine de l'acier, nous sommes votre partenaire compétent pour garantir le succès de vos projets.

Do

Barre ronde

Acier carré

Acier plat

Vous avez besoin d'aide ou de conseils ? Nous sommes à votre disposition.

Quelle qualité d'acier pourrait convenir à votre utilisation ? Existe-t-il des produits alternatifs ? Comment évolue la disponibilité ? Nous mettons volontiers notre savoir-faire à votre service et veillons à ce que vous receviez le bon matériau dans les délais souhaités. 

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