DIN 1652-3 Nuance 16MnCr5 Acier – Étiré à Froid ou Tourné, Recuit Doux pour Applications Haute Résistance

L'acier 16MnCr5 (numéro de matériau 1.7131) est un acier de cémentation au chrome-manganèse selon DIN 1652-3, utilisé 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 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	207 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 ou tourné, recuit doux (+A / +S)

Cet article concerne l'acier 16MnCr5 livré dans l'état recuit doux (symboles +A pour recuit de ramollissement, +S pour recuit de sphéroïdisation selon DIN EN 10277), après étirage à froid ou tournage. Le recuit doux (680 - 720 °C, refroidissement lent au four) produit une structure de perlite sphéroïdée ou ferrite-perlite grossière, offrant une dureté Brinell d'environ 207 HB.

Caractéristiques de l'état recuit doux

• Usinabilité : Bonne pour opérations de tournage, fraisage, perçage, taraudage. Copeaux courts à mi-longs.
• Homogénéité : Structure uniforme sur toute la section, idéale pour usinage de finition.
• Préparation à la cémentation : Pas de recuit intermédiaire nécessaire avant cémentation.
• Stabilité dimensionnelle : Contraintes résiduelles minimales après recuit.

Traitements thermiques recommandés

• Cémentation directe : 880 - 920 °C, trempe 780 - 820 °C/huile, revenu 150 - 200 °C.
• Normalisation (optionnelle, affinage grain) : 870 - 910 °C, air.
• Traitement trempe-revenu (sans cémentation) : Trempe 850 - 880 °C/huile, revenu 540 - 680 °C → Rm 800-1000 MPa.

Applications typiques

• Engrenages, pignons, arbres cémentés pour transmissions industrielles et automobiles
• Pièces de direction : secteurs, vis sans fin, rotules, axes de direction
• Arbres à cames, vilebrequins, bielles (sections ≤ 50 mm)
• Roulements, bagues, goujons, axes de suspension
• Pièces mécaniques usinées en moyennes/grandes séries (barres tournées/étirées recuites)

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)
AFNOR	16 MC 5

Comparaison des états de livraison pour 16MnCr5 (résumé)

État de livraison	Symbole	Dureté HB	Rm approx. (MPa)	Usinabilité	Recuit avant cémentation	Usage recommandé
Étiré à froid	+C	220-280	720-820	Moyenne	Requis	Pièces non cémentées, usinage léger
Ferrite-perlite (recuit isotherme)	+FP	140-187	550-650	Excellente	Non requis	Pièces cémentées, usinage intensif, premium
Recuit doux / sphéroïdisé	+A / +S	~207	600-700	Bonne	Non requis	Usinage de finition, structure homogène

Conseils pratiques pour l'usinage de l'état recuit doux

• Tournage : Outil carbure revêtu (P10-P20), Vc = 180-250 m/min, f = 0,2-0,4 mm/tr, ap = 1-3 mm.
• Fraisage : Outil carbure, Vc = 150-220 m/min, fz = 0,1-0,2 mm/dent.
• Perçage : Foret HSS-Co ou carbure, Vc = 30-50 m/min (HSS) / 80-120 m/min (carbure).
• Taraudage : Taraud HSS-E ou carbure, huile de coupe chlorée recommandée.