UGI® 4542 H1150D – Acier inoxydable martensitique haute résistance avec résistance à la corrosion supérieure

UGI® 4542 est un acier inoxydable martensitique PH (durcissement par précipitation) utilisé pour des pièces nécessitant une combinaison de haute résistance, haute ténacité et bonne résistance à la corrosion.

Cet acier inoxydable est unique en ce qu'il offre non seulement une excellente résistance à la corrosion, comparable à celle des aciers inoxydables austenitiques de type 1.4301/1.4307 (304/304L), mais aussi une large gamme de propriétés mécaniques une fois traité.

Sa performance – basée sur son état métallurgique – signifie qu'il peut répondre à des exigences de niveaux élevés de résistance à la traction ainsi qu'être adapté aux applications nécessitant une haute résistance à l'impact.

La microstructure est martensitique avec quelques filets de ferrite. Selon l'état métallurgique, de l'austénite résiduelle et des précipités de cuivre peuvent faire partie de la microstructure.

UGI® 4542 est un grade ferromagnétique dont les propriétés varient selon son état métallurgique et donc le traitement thermique appliqué.

Propriétés générales

Propriété	Valeur
Densité	7,86 g/cm³

Propriétés mécaniques (condition H1150D)

Propriété	Valeur	Commentaire
Énergie de rupture Charpy, entaille en V	41 J	min., ASTM A564
Module d'élasticité	197 GPa
Allongement	16 %	min., ASTM A564
Dureté Brinell	255 – 311	min., ASTM A564
Dureté Rockwell C	24 – 33	min., ASTM A564
Réduction de section	50 %	min., ASTM A564
Résistance à la traction	860 MPa	min., ASTM A564

Composition chimique

Élément	Teneur	Commentaire
Carbone	0,06	max.
Chrome	15,0 – 16,5 %
Cuivre	3,0 – 4,0 %
Manganèse	1,0	max.
Molybdène	0,5	max.
Nickel	4,0 – 5,0 %
Niobium	0,45	max., min: 5xC
Phosphore	0,03	max.
Silicium	0,60	max.
Soufre	0,03	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

• Nautisme de plaisance (arbres d'hélice, accessoires)
• Agroalimentaire (équipements de manutention et de transfert)
• Production d'énergie (centrales nucléaires)
• Construction et industrie automobile

Propriétés de corrosion

UGI® 4542 offre une excellente résistance à la corrosion, similaire à celle des aciers austenitiques de type 18 Cr-8Ni dans la plupart des environnements corrosifs. La structure de cet acier le rend insensible à la corrosion intergranulaire et hautement résistant à la corrosion-fatigue ainsi qu'à la corrosion sous contrainte. Par ailleurs, on notera une excellente résistance à la corrosion-érosion due à l'association de propriétés mécaniques de haut niveau et de résistance à la corrosion.

Lorsque des assemblages d'acier inoxydable et de matériaux moins nobles (aluminium, acier doux) sont utilisés en milieu atmosphérique, il n'y a pas de risque de corrosion galvanique, l'absence de tout électrolyte environnemental rendant impossible le développement et la propagation de ce phénomène. Dans les cas « critiques » comme ceux rencontrés dans les applications nautiques (immersion de courte durée d'assemblages inox/aluminium, zones et cuvettes retenant des liquides), l'isolation des assemblages par un joint siliconé inerte offre de bons résultats en termes de protection contre ce type de corrosion.

Si nécessaire, le traitement de décontamination suivant est recommandé :

• Un volume d'acide nitrique à 52 % (36° Baumé)
• Un volume d'eau
• Température ambiante
• Durée courte
• Laver soigneusement à la fin du processus

La résistance à la corrosion d'un acier inoxydable dépend de nombreux facteurs liés à la composition de l'atmosphère corrosive (concentration en chlorures, présence ou absence d'agents oxydants, température, pH, agitation ou non, etc.), ainsi qu'à la préparation du matériau (surfaces exemptes de particules métalliques, état de surface, tel que durcissement, polissage, etc.). Des mesures de précaution doivent être prises pour certains essais tels que l'essai de brouillard salin (norme française NFX 41002) : par exemple, les étiquettes de marquage (qui pourraient provoquer des coulées de corrosion et réduire le temps de résistance à l'essai) ne doivent pas être utilisées sur l'éprouvette.

Le tableau ci-dessous illustre une échelle de performance dans différents environnements :

Environnement	Comportement
Acide nitrique	Bon
Acide phosphorique	Utilisation limitée
Acide sulfurique	Utilisation limitée
Acide acétique	Moyen
Carbonate de sodium	Moyen
NaCl (Brouillard salin)	Bon
Humidité	Excellent
Eau de mer	Utilisation limitée
Huile/gaz	Utilisation limitée

Traitement thermique

Conforme aux normes ASTM A564/A564M et EN10088-3.

Après recuit entre 1030 °C et 1050 °C, l'UGI® 4542 présente une structure martensitique tendre avec une dureté d'environ 35 HRC. Après recuit, si le métal doit être utilisé dans cet état, nous recommandons un traitement de détente d'une à deux heures à 250/300 °C, sans effet significatif sur ses propriétés mécaniques.

Cet acier à durcissement par précipitation a la particularité de pouvoir être durci, après recuit, par un traitement de revenu à température moyenne. La dureté maximale, d'environ 42 HRC (résistance à l'impact de 3 daJ/cm²), est obtenue par revenu vers 480 °C (pendant une heure).

Adoucissement : par revenu à 550-760 °C selon les instructions définies par les normes applicables. Pour durcir le métal après ce type d'adoucissement, le métal doit être recuit une nouvelle fois avant d'effectuer le traitement de revenu à température moyenne.

Les barres recuites conviennent au revenu à température moyenne, effectué sur pièces. Les pièces issues de barres adoucies doivent, pour être durcies, subir à nouveau une opération de recuit, puis le traitement de revenu à température moyenne.

Formage à chaud

UGI® 4542 est apte au forgeage. Le réchauffage s'effectue entre 1150 et 1200 °C, le forgeage entre 1200 °C et 950 °C. Refroidissement à l'air, à l'eau ou à l'huile. Les pièces ainsi obtenues peuvent être utilisées :

• Recuites (avec un traitement de détente d'une à deux heures à 250/300 °C), ou
• Durcies (avec recuit optionnel + revenu d'une heure à 480 °C), ou
• Adoucies (avec recuit optionnel + revenu défini par les normes selon le niveau de propriétés mécaniques souhaité).

Produits disponibles

Produit	Profil	Finition de surface	Tolérance	Taille (mm)
Barre	Ronde	Tournée lisse	k12 – k13	22 – 115
		Ébarbée et polie	h11 – h10 – h9	22 – 115
		Rectifiée sans centre	h9 – h8 – h7	5 – 115
		Étirée à froid	h9	5 – 21

Soudage

UGI® 4542 peut être soudé, sans préchauffage, selon les procédés MIG et TIG, avec ou sans métal d'apport, ou par laser, résistance ou faisceau d'électrons.

Les soudures, qu'elles soient réalisées avec ou sans métal d'apport, ont une structure recuite et doivent de préférence subir un traitement de détente (une à deux heures à 250/300 °C) ou un traitement de durcissement ou d'adoucissement (voir ci-dessus).

Pour les soudures effectuées sans métal d'apport ou avec un métal d'apport homogène, les propriétés mécaniques du joint ainsi obtenues peuvent être identiques à celles du métal de base.

Par ailleurs, il convient de rappeler que la conception du soudage doit prendre en compte les précautions requises pour tous les aciers à haute limite d'élasticité : éviter les encoches et les changements brusques de section.

Soudage avec métal d'apport : Pour le soudage MIG, nous recommandons l'utilisation d'un gaz de protection composé d'Ar + 1% CO₂ ou 1-2% O₂ ; les gaz contenant H₂ et N₂ doivent être évités. Le fil de soudage utilisé comme métal d'apport peut être ER308LSi (1.4316) ou un métal d'apport homogène appelé 630 (17-4PH).