DIN 1652-3 Nuance 16MnCr5 Acier Étiré à Froid : Haute Résistance et Ténacité pour Applications Automobiles et Mécaniques

L'acier 16MnCr5 (numéro de matériau 1.7131) est un acier de cémentation au chrome-manganèse selon DIN 1652-3, conçu pour des pièces de plus grande dimension requérant une résistance à cœur élevée et une ténacité avantageuse dans l'automobile et la construction mécanique : engrenages, arbres, pièces de direction. La température minimale d'utilisation est de -25 °C, et la taille nominale optimale pour le traitement de cémentation est jusqu'à 50 mm.

Propriétés générales

Propriété	Température	Valeur
Densité	20 °C	7,85 g/cm³

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur
Module d'élasticité (E)	-100 °C	217 GPa
	20 °C	212 GPa
	100 °C	207 GPa
	200 °C	199 GPa
	300 °C	192 GPa
	400 °C	184 GPa
	500 °C	175 GPa
	600 °C	164 GPa
Coefficient de Poisson	20 °C	0,28
Résistance à la traction (Rm)	20 °C	720 - 820 MPa

Propriétés thermiques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	-100 °C	10,5 × 10⁻⁶ K⁻¹
	20 °C	11,5 × 10⁻⁶ K⁻¹
	100 °C	12,1 × 10⁻⁶ K⁻¹
	200 °C	12,7 × 10⁻⁶ K⁻¹
	300 °C	13,2 × 10⁻⁶ K⁻¹
	400 °C	13,6 × 10⁻⁶ K⁻¹
	500 °C	14,0 × 10⁻⁶ K⁻¹
	600 °C	14,4 × 10⁻⁶ K⁻¹
Température max. de service (long terme)	-	-25 à 0 °C
Point de fusion	-	1382 - 1529 °C	Typique pour acier au chrome
Capacité thermique massique	-100 °C	423 J/(kg·K)
	20 °C	461 J/(kg·K)
	100 °C	479 J/(kg·K)
	200 °C	499 J/(kg·K)
	300 °C	517 J/(kg·K)
	400 °C	536 J/(kg·K)
	500 °C	558 J/(kg·K)
	600 °C	587 J/(kg·K)
Conductivité thermique	20 °C	45,9 W/(m·K)
	100 °C	46,4 W/(m·K)
	200 °C	45,6 W/(m·K)
	300 °C	43,5 W/(m·K)
	400 °C	40,9 W/(m·K)
	500 °C	38,2 W/(m·K)
	600 °C	35,5 W/(m·K)
Diffusivité thermique	20 °C	12,7 mm²/s
	100 °C	12,0 mm²/s
	200 °C	11,0 mm²/s
	300 °C	9,9 mm²/s
	400 °C	8,7 mm²/s
	500 °C	7,3 mm²/s
	600 °C	6,0 mm²/s

Propriétés électriques

Propriété	Température	Valeur
Résistivité électrique	20 °C	2,27 × 10⁻⁷ Ω·m
	100 °C	2,76 × 10⁻⁷ Ω·m
	200 °C	3,46 × 10⁻⁷ Ω·m
	300 °C	4,31 × 10⁻⁷ Ω·m
	400 °C	5,32 × 10⁻⁷ Ω·m
	500 °C	6,48 × 10⁻⁷ Ω·m
	600 °C	7,81 × 10⁻⁷ Ω·m

Composition chimique (en % masse)

Élément	Teneur
Carbone (C)	0,14 - 0,19
Chrome (Cr)	0,80 - 1,10
Manganèse (Mn)	1,00 - 1,30
Phosphore (P)	≤ 0,040
Silicium (Si)	≤ 0,40
Soufre (S)	≤ 0,035

État de livraison : étiré à froid (+C)

Cet article décrit l'acier 16MnCr5 livré dans l'état étiré à froid (symbole +C selon DIN EN 10277), sans traitement thermique de recuit ultérieur. L'écrouissage par étirage confère une résistance à la traction élevée (720-820 MPa) et une dureté supérieure à l'état recuit ou ferrite-perlite. Cet état est utilisé lorsque :

• La pièce finale ne subit pas de cémentation (utilisation en l'état pour résistance modérée)
• Des opérations d'usinage légères seulement sont prévues (le matériau est plus dur)
• Une stabilité dimensionnelle accrue est requise (moins de relâchement de contraintes)

Traitements thermiques possibles après livraison

• Recuit de ramollissement : 680 - 720 °C, refroidissement lent au four → dureté ~140-180 HB, usinabilité optimale.
• Cémentation directe : Possible mais déconseillé sans recuit intermédiaire (risque de fissuration par écrouissage résiduel). Préférer un recuit préalable.
• Normalisation : 870 - 910 °C, air (élimine l'écrouissage, affine le grain).

Applications typiques

• Arbres, axes, goujons non cémentés pour charges modérées
• Pièces de direction, rotules, tirants
• Composants mécaniques usinés à partir de barres étirées (gain de temps vs forgeage)
• Pièces de rechange, prototypes, petites séries

Normes équivalentes et grades proches

Norme	Désignation
EN 10084	16MnCr5 (1.7131)
DIN 17210	16MnCr5
AISI/SAE	5115 / 5117 (proches)
JIS	SCr 415 / SCr 420 (proches)
BS	527M17 / 590M17 (proches)

Comparaison des états de livraison pour 16MnCr5

État	Symbole	Dureté Brinell typique	Rm (MPa)	Usinabilité	Usage principal
Étiré à froid	+C	~220-280 HB	720-820	Moyenne	Pièces usinées directement, sans cémentation
Ferrite-perlite (recuit isotherme)	+FP	140-187 HB	~550-650	Excellente	Pièces cémentées, usinage intensif avant traitement
Recuit doux	+A/+S	~207 HB	~600-700	Bonne	Usinage de finition, structure homogène