La trempe de l’acier est essentielle pour diverses applications afin d’obtenir les propriétés physiques et mécaniques souhaitées. Plusieurs méthodes de trempe de l’acier sont populaires dans l’industrie manufacturière, et la trempe par induction est l’une d’entre elles. Afin de répondre aux propriétés des pièces en acier, différentes nuances d’acier sont souvent sélectionnées pour la trempe par induction dans l’industrie.
Cependant, toutes les nuances d’acier ne conviennent pas à la trempe par induction. Dans cet article, nous aborderons quelques nuances d’acier populaires qui sont couramment utilisées dans les projets de trempe par induction. Allons-y !
Quelles sont les séries d’alliages d’acier utilisées pour la trempe par induction ?
Les alliages d’acier sont généralement divisés en différentes séries en fonction de leur composition et de leurs propriétés. Le système de classification utilisé pour classer les alliages d’acier comprend généralement un nombre à quatre chiffres, le premier chiffre représentant l’élément d’alliage principal de l’acier. Voici un bref aperçu de quelques séries standard d’alliages d’acier et du premier chiffre correspondant :
- 1xxx : Aciers au carbone primaire (par exemple, 1018)
- 2xxx : Aciers au nickel (par exemple, 2330)
- 3xxx : Aciers au nickel-chrome (par exemple, 3140)
- 4xxx : Aciers au molybdène (par exemple, 4140)
- 5xxx : Aciers au chrome (par exemple, 5120)
- 6xxx : Aciers au chrome-vanadium (par exemple, 6150)
- 7xxx : Aciers au tungstène (par exemple, 7118)
- 8xxx : Aciers au nickel-chrome-molybdène (par exemple, 8620)
- 9xxx : Aciers au silicium et au manganèse (par exemple, 9260).
Cependant, les séries d’acier ne conviennent pas à la trempe par induction parce qu’elles ont un seuil de teneur en carbone (0,35 %) pour durcir. Voici les séries d’alliages d’acier standard qui peuvent être durcies par induction.
| Série acier | Description de la série |
|---|---|
| Série 41xx | Cette série comprend 4140, 4142 et 4145, souvent utilisés dans les industries automobile et aérospatiale. |
| Série 86xx | Ces aciers sont connus pour leur haute trempabilité et leur ténacité et comprennent les aciers 8620, 8630 et 8640. Ils sont utilisés pour la fabrication d’engrenages, d’arbres et d’autres composants soumis à des contraintes élevées. |
| Séries 51xx et 52xx | Ces aciers contiennent du chrome et du carbone et présentent une trempabilité moyenne à élevée. |
| Séries 13xx et 15xx | Ces aciers contiennent des quantités variables de carbone et de manganèse et sont souvent utilisés dans la fabrication de composants nécessitant une résistance et une durabilité élevées. |
| Série 81xx | Ces aciers contiennent du nickel, du chrome et du molybdène, connus pour leur haute trempabilité et leur ténacité. |
Acier à roulements pour trempe par induction
Comme son nom l’indique, l’acier pour roulements est un type d’alliage d’acier couramment utilisé pour fabriquer des roulements et d’autres composants soumis à une forte usure. Ce type d’acier contient généralement des niveaux élevés de carbone, de chrome et d’autres éléments d’alliage pour améliorer sa solidité, sa durabilité et sa résistance à l’usure. La trempe par induction est une méthode très répandue pour durcir l’acier des roulements. Elle permet de contrôler la dureté et la profondeur de la couche durcie. La couche durcie d’acier pour roulements qui en résulte peut avoir une épaisseur de plusieurs millimètres et augmenter de manière significative la résistance à l’usure et la résistance à la fatigue. Voici quelques exemples de nuances d’acier utilisées comme acier à roulements dans la trempe par induction : AISI 52100, AISI 440C, AISI 4140, AISI 4340, AISI 52100H, acier inoxydable AISI 416 et acier rapide AISI M50.
Acier au bore faiblement allié pour trempe par induction
L’acier faiblement allié au bore contient une petite quantité (0,001 à 0,003 %) de bore en tant qu’élément d’alliage. La teneur en bore peut sembler faible, mais elle est suffisante pour modifier les propriétés de l’acier. Le bore améliore la trempabilité de l’acier, c’est-à-dire sa capacité à être durci par traitement thermique. Par conséquent, l’ajout de bore à un acier faiblement allié permet de le durcir plus profondément qu’il ne le ferait autrement. L’acier faiblement allié au bore est un excellent choix pour la trempe par induction. Le bore ajouté augmente la trempabilité et permet de le durcir plus profondément que d’autres types d’acier. Il peut donc être utilisé dans des applications nécessitant une grande résistance à l’usure, comme les engrenages, les essieux et d’autres composants soumis à des contraintes élevées.
Comment choisir la meilleure nuance d’acier pour la trempe par induction ?
Il est difficile de définir une nuance d’acier parfaite pour la trempe par induction. La nuance d’acier appropriée pour tout projet de trempe par induction dépend de l’application requise. Par conséquent, le choix de la meilleure nuance d’acier pour la trempe par induction implique la prise en compte de nombreux facteurs. Voici quelques-uns des facteurs critiques à prendre en compte lors du choix d’une nuance d’acier pour votre projet de trempe par induction ;
- Teneur en carbone : C’est l’un des facteurs essentiels à prendre en compte lors de la sélection d’une nuance d’acier pour la trempe par induction. Une teneur en carbone plus élevée entraîne une plus grande dureté après la trempe, mais peut également augmenter le risque de fissuration ou de déformation. En général, une teneur en carbone comprise entre 0,4 % et 0,6 % est optimale pour la trempe par induction.
- Composition de l’alliage : Les éléments d’alliage ont un impact sur la trempabilité de l’acier. Par exemple, le manganèse contribue à augmenter la profondeur de trempe, tandis que le chrome peut améliorer la corrosion et le bore peut améliorer la trempabilité. Il convient donc de connaître la composition de la nuance d’acier et d’analyser si elle correspond ou non à vos besoins.
- Microstructure : La microstructure de l’acier joue un rôle important dans son aptitude à la trempe par induction. Par exemple, les aciers ayant une structure de grain fine et uniforme sont souvent plus faciles à durcir sans fissure ni distorsion.
- Propriétés existantes : Il est également important de tenir compte des propriétés existantes de la nuance d’acier. Si les propriétés suggèrent la possibilité d’une déformation ou d’une fissuration pendant le durcissement, cette nuance doit être exclue de la liste de sélection.
- Exigences de l’application : Enfin, il est essentiel de tenir compte des besoins spécifiques de l’application lors de la sélection d’une nuance d’acier pour la trempe par induction. Des facteurs tels que la dureté requise, la résistance à l’usure et les tolérances dimensionnelles doivent être pris en compte.
Découvrez les avantages de la trempe par induction des pièces mécaniques.
Comment pouvez-vous durcir l’acier qui ne convient pas à la trempe par induction ?
Toutes les nuances d’acier ne conviennent pas à la trempe par induction. Plusieurs nuances d’acier ne sont pas adaptées à la trempe par induction. Les raisons peuvent être une mauvaise trempabilité, un risque élevé de fissuration ou de distorsion, et une mauvaise réaction au chauffage par induction. En général, c’est la teneur en carbone de l’acier qui détermine si la nuance convient ou non à la trempe par induction. Par exemple, les nuances d’acier contenant moins de 0,3 % de carbone ne peuvent pas être traitées par trempe par induction. Il existe d’autres méthodes si une nuance d’acier ne convient pas à la trempe par induction. Vous pouvez choisir en fonction des caractéristiques spécifiques de l’acier et des résultats souhaités.
- Carburage : Il s’agit de chauffer l’acier dans un environnement riche en carbone, tel qu’un gaz ou un liquide, afin d’introduire du carbone dans la couche superficielle de l’acier. Le carbone réagit avec le fer pour former une couche superficielle plus rigide, tandis que le cœur de l’acier reste relativement souple.
- Durcissement à la flamme : Ce processus de trempe est réalisé en chauffant l’acier à l’aide d’une flamme ou d’un chalumeau, puis en le refroidissant avec un jet d’eau ou d’air. Il est idéal pour le durcissement localisé de zones spécifiques d’une pièce.
- Trempe et revenu: Le processus consiste à chauffer l’acier à une température élevée et à le refroidir dans un milieu de trempe, tel que l’huile ou l’eau. L’acier est ensuite trempé en le réchauffant à une température plus basse et en le maintenant à cette température pendant une durée déterminée. L’acier perd ainsi sa fragilité et gagne en ténacité.
Conclusion
La composition des éléments d’alliage distingue les nuances et la trempabilité de l’acier. Différentes nuances d’acier peuvent être trempées par induction, notamment les nuances 1045, 1050, 4140, 4150 et 5150. Toutefois, le choix de la meilleure nuance d’acier pour un projet de trempe par induction dépend de l’utilisation prévue et des exigences en matière de propriétés.
