DIN 1652-3 Nuance 16MnCr5 : Acier Étiré à Froid Premium pour Applications à Haute Résistance

L'acier 16MnCr5 (numéro de matériau 1.7131) est un acier de cémentation au chrome-manganèse conforme à la norme DIN 1652-3, destiné aux pièces de plus grande taille nécessitant une résistance à cœur élevée et une ténacité avantageuse dans l'automobile et la construction mécanique : engrenages, arbres, pièces de direction. La limite d'utilisation en température basse est de -25 °C, et la taille nominale optimale pour la 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
Dureté Brinell	20 °C	140 - 187 HB
Coefficient de Poisson	20 °C	0,28

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, qualité premium (+C / +FP)

Ce grade « premium » correspond à l'acier 16MnCr5 livré dans un état étiré à froid avec traitement ferrite-perlite contrôlé (souvent désigné +FP ou +C+FP), offrant une dureté Brinell resserrée à 140 - 187 HB. Cette plage étroite garantit :

• Une usinabilité constante et prévisible (outils standard, vitesses de coupe élevées)
• Une structure homogène sans zones décarbureuses ni écrouissage excessif
• Une excellente aptitude à la cémentation sans recuit intermédiaire
• Une stabilité dimensionnelle supérieure lors de l'usinage et du traitement thermique

Pourquoi choisir la qualité « premium » ferrite-perlite ?

Contrairement à l'état simplement étiré à froid (+C, dureté ~220-280 HB, article 1002034716) ou à l'état recuit doux (+A, ~207 HB, article 1002034718), l'état ferrite-perlite premium combine :

• Dureté basse et uniforme (140-187 HB) → usinabilité optimale
• Structure ferrite-perlite fine et homogène → pas de zones dures, pas de risque de fissuration en cémentation directe
• Propreté métallurgique contrôlée (teneurs P, S basses, inclusions minimisées)
• Tolérances dimensionnelles serrées (h9, h10) et état de surface soigné (Ra ≤ 1,6 µm typique)

Traitements thermiques recommandés

• Cémentation directe : 880 - 920 °C, trempe 780 - 820 °C/huile, revenu 150 - 200 °C. Dureté surface 58-62 HRC, résistance à cœur 800-1000 MPa.
• Recuit de ramollissement (si usinage très intensif) : 680 - 720 °C, four lent.
• Normalisation (affinage grain) : 870 - 910 °C, air.

Applications typiques (haute performance)

• Engrenages de précision pour boîtes de vitesses robotisées, DCT, hybrides
• Arbres de transmission haute charge, vilebrequins sport/concurrence
• Pièces de direction critiques (secteurs, vis à billes)
• Roulements à rouleaux coniques, bagues de précision
• Composants aéronautiques/automobiles haut de gamme (normes NADCAP, AMS 2301 équivalent)

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)
AMS	AMS 6260 / AMS 6265 (spécifications aéronautiques proches)

Contrôle qualité et certifications

Les barres « premium » sont généralement fournies avec :

• Certificat d'inspection 3.1 selon EN 10204
• Contrôle ultrasons (selon EN 10308 ou spécification client)
• Analyse chimique complète (coulée + produit)
• Essai de traction à température ambiante
• Contrôle de dureté (Brinell) sur chaque barre
• Contrôle de structure (granulométrie, propreté) selon EN ISO 643 / ASTM E45