Limite d’élasticité acier 45 : 355 MPa après trempe
Sur ce support, la limite d’élasticité de l’acier 45 n’atteint 355 MPa qu’après une trempe et un revenu. Le plan porte ce chiffre comme une cible, pas comme une propriété qui arrive avec la nuance. Le GB/T 699-2015 fixe l’acier et son état trempé et revenu. La question est de savoir si une section de 25–30 mm trempe à cœur. Quatre choses en décident : l’alimentation de la partie épaisse, la fenêtre de trempe, celle du revenu et une éprouvette coulée avec la pièce, tirée selon ASTM A370. Le choix des matériaux de moulage fixe le point de départ de ces quatre facteurs.
Ce que le GB/T 699-2015 fixe et ce qu’il laisse ouvert
La norme fixe la nuance, l’analyse qui la définit et l’état commandé, trempé et revenu. Un certificat délivré selon le GB/T 699-2015 répond à une question de chimie, pas à une question de section. Les mêmes 355 MPa sont demandés à une paroi de 12 mm et à un bossage de 30 mm, un facteur deux et demi en section.
Ce qui reste ouvert, c’est le trajet de charge dans les 25–30 mm. En jeu : la trempabilité à cet endroit, le refroidissement que voit le cœur et la façon dont cette coulée répond au revenu. Le plan comble l’écart en plaçant 355 MPa dans le cartouche des tolérances et en nommant une méthode d’essai. Un certificat seul laisse la question ouverte sur une commande de fonderie métallique.
355 MPa est une cible, pas une propriété de la nuance
La spécification de pièce inscrit la limite d’élasticité de l’acier 45 à 355 MPa comme une cible de conception encore à confirmer. Le plan l’écrit comme un plancher, ≥ 355 MPa. Un plancher est une valeur d’acceptation, le minimum que lit une éprouvette conforme, et ne dit rien du résultat typique. C’est en la traitant comme une propriété du matériau que les commandes dérapent.
La dureté est une fenêtre, HB 220–250, large de 30 points ; la limite d’élasticité est une ligne sans largeur. La fenêtre absorbe la dispersion d’une charge du four, tandis que la ligne doit être démontrée une fois par lot par une traction. La démonstration coûte une éprouvette, un contrôle de dureté et un relevé de four, dont un cas de charge statique sur une section généreuse n’a pas besoin.
25–30 mm de section face à la trempabilité
Le support présente une section de 25–30 mm là où passent les boulons, avec des parois de 8–12 mm entre elles. Faites le rapport sur les valeurs du plan : 25 ÷ 12 ≈ 2,1 et 30 ÷ 8 = 3,75. L’extrémité épaisse fige et refroidit en dernier : son cœur rencontre donc la trempe plus tard et plus lentement que la peau d’une paroi.
Le refroidissement lent au cœur est le premier mode de défaillance listé pour cette pièce. Une austénite qui ne se transforme jamais en martensite ne se rattrape pas au revenu. La limite d’élasticité du corps reste alors sous 355 MPa, même si la peau affiche une dureté élevée. Un relevé d’exemple montre l’écart : une éprouvette conforme tandis que le corps restait court, corrigé par une éprouvette coulée avec la pièce, une masselotte et un ajustement du revenu. Ajouter de la paroi au bossage ne fait que ralentir davantage le cœur.
La fenêtre de trempe et de revenu
Trempe à 840–860 °C, revenu à 550–600 °C. La fenêtre de trempe fait 20 °C de large, celle du revenu 50 °C, deux fois et demie plus large. L’austénitisation doit tomber dans une bande étroite sans faire grossir le grain, tandis que la dureté descend doucement sur toute la plage de revenu.
Lisez le couple comme un seul réglage. Menez le revenu en haut de sa plage et la dureté chute sous HB 220–250, la limite d’élasticité suivant la descente. Un lot qui tient les deux fenêtres mais saute l’éprouvette n’a de preuve que pour deux des quatre lignes ci-dessous.
Variable | Valeur | Unité | Preuve |
|---|---|---|---|
Température de trempe | 840–860 | °C | Diagramme de trempe de la charge |
Température de revenu | 550–600 | °C | Diagramme de revenu de la charge |
Dureté | 220–250 | HB | Relevé sur le corps |
Limite d’élasticité | ≥ 355 | MPa | Traction selon ASTM A370 |
La dureté HB 220–250 comme contrôle du corps
La dureté est le seul contrôle de résistance qui touche le support lui-même. Elle lit la peau de la section de 25–30 mm en quelques secondes et se répète en plusieurs points. L’éprouvette lit la coulée, le relevé de dureté lit la section, et cette différence justifie les deux.
Le relevé n’est pas une valeur de limite d’élasticité. Rien dans les données de trempe et de revenu ne convertit HB 220–250 en 355 MPa, et un chiffre dans la bande est cohérent avec la cible plutôt qu’une preuve de celle-ci. La bande couvre 30 points, environ 14 % du plancher de 220 : un support peut donc passer au bas de la fenêtre.
La profondeur est le point faible : un pénétrateur ne voit qu’une couche mince, et un cœur mou sous une peau dure se lit comme une section saine. Les points de mesure et la règle d’acceptation restent à confirmer avec la fonderie.
Éprouvettes : ce qu’elles couvrent
Une éprouvette coulée avec la pièce est versée depuis la même poche que le support et le suit à travers la trempe et le revenu. Tirée selon ASTM A370, elle rapporte la limite d’élasticité que la coulée et la charge du four ont réellement produite. C’est, pour un lot, ce qui s’approche le plus d’une valeur de corps.
Ce que l’éprouvette ne peut pas faire, c’est échantillonner le cœur d’un bossage de 25–30 mm. Sa propre section est plus faible : elle refroidit donc plus vite et trempe plus facilement que le métal qu’elle représente. Versez l’éprouvette depuis une autre coulée, ou revenez-la séparément, et le dossier d’essais mécaniques décrit autre chose que le support.
Paroi de 8–12 mm et bossage de 25–30 mm
Les deux sections ne font pas le même travail. La paroi de 8–12 mm règle le remplissage et le refroidissement sur 180 × 120 × 60 mm ; le bossage de 25–30 mm porte la charge des boulons. Poussez le rapport à ses extrémités et un même support va de 2,1:1 à 3,75:1, selon où tombe le plan.
Ce rapport décide quel défaut apparaît en premier. Un rapport élevé laisse la paroi figer avant le bossage, et le bossage se retasse alors sans chemin liquide vers la masselotte. La plage de masse est large pour une raison : 1,8–2,5 kg, soit 0,7 kg, environ 39 % du bas de la plage, et la géométrie la déplace.
Caractéristique | Valeur | Unité | Ce qu’elle fixe |
|---|---|---|---|
Paroi | 8–12 | mm | Remplissage et vitesse de refroidissement |
Section épaisse | 25–30 | mm | Alimentation et trempabilité |
Masse finie | 1,8–2,5 | kg | Charge sur le montage et manutention |
Entraxe des trous | ±0,2 | mm | Boulonnage sur le châssis |
Planéité de la face | 0,1 | mm | Contact sous précharge des boulons |
La déformation au traitement thermique mange la surépaisseur
Une trempe depuis 840–860 °C sur un support de 180 × 120 × 60 mm déplace la forme. Les parois minces refroidissent d’abord, le bossage en dernier, et l’écart ressort en cintrage et en vrillage sur la surface de montage. Cette face doit tenir 0,1 mm de planéité après usinage, soit une part sur 1 800 sur une face de 180 mm : la surépaisseur doit donc couvrir un déplacement plus grand que cela.
Le sablage enlève aussi du métal. Le Sa 2,5 selon l’ISO 8501-1 est un degré de propreté, et la gamme passe par le sablage avant la coupe : une seule surépaisseur doit donc couvrir le sablage et la déformation. Couper après le sablage maintient l’entraxe des trous à ±0,2 mm ; un redressage après revenu ajoute des contraintes sans rendre de surépaisseur.
Phosphatation ou oxydation noire, pas « passivation »
La spécification de pièce liste la passivation en traitement de surface, et sa note dit quelque chose de plus étroit. La passivation attend le plan client, et l’acier au carbone part normalement en phosphatation ou en oxydation noire. Les deux phrases décrivent le même support : c’est le plan qui tranche.
Trois mots, trois procédés, trois critères d’acceptation sur la gamme de traitement de surface. Un revêtement de phosphate se juge sur la structure cristalline et la masse de revêtement. L’oxydation noire se juge sur la couleur et le film d’huile, la passivation sur un film passif qui se forme seul sur l’inox. Un seul mot pour les trois ne laisse rien à contrôler à l’inspecteur, et un lot fini avec le mauvais procédé est refusé à la réception.
Quand l’acier 45 perd face à une autre voie de fabrication
Deux alternatives figurent dans la spécification de pièce : le moulage à la cire perdue, voie d’origine du client, et une pièce soudée. L’acier 45 perd quand la section de 25–30 mm exige une masselotte que l’implantation du moule ne permet pas de loger. Il perd aussi quand le support est une plaque nervurée qu’un soudeur assemble à partir de produits standard.
Une pièce soudée fait sortir la section épaisse du moule. Elle apporte des zones affectées thermiquement, de la déformation le long des soudures et une référence qui ne correspond plus au plan de fonderie. Changer de voie est un changement de plan, pas un changement de fournisseur. Un cas d’approvisionnement en pièces moulées montre comment la voie fonderie porte ses enregistrements de la spécification au lot. Une nuance choisie pour sa dureté à chaud dans un moule répond à une autre question : le traitement thermique de l’acier à outils n’est pas un modèle ici.
Questions fréquentes
