UGI 4057 AIR : Acier inoxydable martensitique haute performance pour une résistance à la corrosion supérieure

L'UGI 4057 AIR est un acier inoxydable martensitique additionné de nickel. Sa teneur en chrome de 15 % lui confère une résistance à la corrosion supérieure aux aciers martensitiques classiques tels que l'AISI 410 ou 420. L'équilibre entre les éléments d'alliage (Cr, Ni et C) a été soigneusement ajusté pour obtenir une structure presque entièrement martensitique après austénitisation (avec des quantités limitées d'austénite résiduelle et de ferrite delta), permettant de développer une résistance mécanique maximale. Ce grade est préférentiellement utilisé en condition trempée et revenue, offrant une large gamme de propriétés mécaniques selon la température de revenu.

Microstructure et propreté métallurgique

En condition trempée et revenue, la microstructure est entièrement martensitique avec des carbures de chrome fins. La ferrite delta est presque totalement éliminée par le laminage à chaud et l'austénitisation (fraction delta < 5 % garantie). La propreté métallurgique suivante, selon la norme ASTM E45/A, est garantie sur l'UGI 4057 AIR :

Type		A		B		C		D
Cote		Fins	Grossiers	Fins	Épais	Fins	Épais	Fins	Épais
		< 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2

Pour les applications exigeant une propreté métallurgique améliorée, l'UGI 4057 AIR existe également en version affinée ESR (Electro-Slag Remelting).

Propriétés magnétiques

L'UGI 4057 AIR est un grade ferromagnétique à température ambiante jusqu'à 727 °C (transition de Curie). Ses propriétés magnétiques sont semi-dures et sont significativement modifiées par le revenu. L'évolution en fonction du revenu est illustrée dans le graphique de la fiche technique.

Propriétés physiques et mécaniques

Général

Propriété	Température	Valeur
Densité	20 °C	7,71 g/cm³
	100 °C	7,69 g/cm³
	200 °C	7,66 g/cm³
	300 °C	7,64 g/cm³
	400 °C	7,60 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
Dureté Brinell		293 HB	min.

Thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	10,6 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 100 °C
	11,2 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 200 °C
	11,7 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 300 °C
	12,1 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 400 °C
Chaleur massique	460 J/(kg·K)
Conductivité thermique	25 W/(m·K)

Électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	7 × 10⁻⁷ Ω·m

Composition chimique (en % masse)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,12 – 0,20
Chrome	15,0 – 17,0
Cuivre	0,50	max.
Manganèse	1,00	max.
Molybdène	0,30	max.
Nickel	2,0 – 3,0
Phosphore	0,025	max.
Silicium	1,00	max.
Soufre	0,005	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

L'UGI 4057 AIR est fréquemment utilisé pour des pièces fortement sollicitées où une bonne résistance à la corrosion est essentielle : attaches aéronautiques, arbres de pompes, pièces de vannes. Il répond également aux exigences de la norme EN 10272 pour les appareils sous pression.

Résistance à la corrosion

Cet alliage présente une bonne résistance à la corrosion atmosphérique et figure parmi les meilleurs grades martensitiques standards pour la résistance à la corrosion ; seuls les grades durcis structuralement comme l'UGIMA® 4542 offrent une résistance supérieure (parmi les martensitiques). Il résiste également à certains produits pétroliers et organiques.

Environnement	Comportement / Usage
Acide nitrique	BON
Acide phosphorique	Usage restreint
Acide sulfurique	Usage restreint
Acide acétique	Usage restreint
Carbonate de sodium	Moyen
NaCl (brouillard salin)	Moyen
Humidité	BON
Eau de mer	Usage restreint

Note : 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 d'agents oxydants, température, pH, agitation), ainsi qu'à la préparation du matériau (surfaces exemptes de particules métalliques, état de surface, revenu, polissage). Des précautions doivent être prises pour certains tests comme le brouillard salin (ISO 9227) : par exemple, éviter les étiquettes de marquage qui peuvent provoquer des coulées de corrosion et réduire le temps de résistance.

Traitements thermiques

Les traitements thermiques sur l'UGI 4057 AIR comprennent deux étapes :

• Austénitisation : Dissolution du carbone pour obtenir une martensite supersaturée dure. Plage : 950–1030 °C, maintien minimum 30 min. Refroidissement assez rapide pour éviter la précipitation aux joints de grain (nuisible à la ténacité), mais pas trop pour éviter la fissuration de trempe. Trempe à l'huile (fluide de trempe modéré) ou refroidissement à l'air selon la taille des pièces.
• Revenu : Ajustement des propriétés mécaniques (compromis résistance/ténacité). Revenu simple ou double selon spécification. Grâce à sa faible teneur en austénite résiduelle, l'UGI 4057 AIR supporte indifféremment les deux. Pour la condition QT900, les voies recommandées sont :
  • 640 °C / 4 h / AC + 610 °C / 4 h / AC (double revenu)
  • 650 °C / 4 h / AC (revenu simple)

Recuit/ramollissement : Le recuit complet est impraticable (temps de refroidissement trop long). Une procédure de semi-recuit peut être employée :

• Austénitisation à température plus basse pour former des carbures globulaires, typiquement 800 °C pendant 2 h, suivi d'un refroidissement au four jusqu'à 600 °C puis à l'air.
• Revenu à haute température (680–700 °C) pendant 4 h suivi d'un refroidissement à l'air.

Formage à chaud

L'UGI 4057 AIR est apte au forgeage. Chauffe lente à 850 °C, puis plus rapide à 1150/1180 °C pour forger entre 1180 °C et 950 °C. Le forgeage doit être suivi d'un traitement de décontrainte à 200 °C, d'un ramollissement entre 750 et 850 °C, ou d'un traitement de trempe-revenu.

Produits disponibles

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

Soudage

Sous réserve de précautions, l'UGI 4057 AIR peut être soudé par la plupart des procédés à l'arc ou par résistance, en condition revenue, trempée ou ramollie.

Pour prévenir tout risque de fissuration à froid après soudage, un préchauffage entre 200 et 300 °C est obligatoire, avec une température interpasses maintenue à minimum 200 °C. Un revenu post-soudage à 650 °C est également requis.

Si un métal d'apport est nécessaire, un fil de composition similaire à l'UGI 4057 AIR est recommandé, surtout si les propriétés mécaniques du métal fondu doivent être identiques à celles du métal de base. Sinon, un fil austénitique AWS E/ER310 peut être utilisé.

Pour le soudage MIG, les gaz de protection Ar + 1 à 3 % CO₂ ou O₂ sont recommandés. Les gaz contenant de l'H₂ sont à proscrire. Les électrodes enrobées doivent être séchées au four avant soudage.