UGI® 4542 H900 : Acier Inoxydable Martensitique à Durcissement par Précipitation – Haute Résistance et Résistance à la Corrosion

Description générale

L'UGI® 4542 est un acier inoxydable martensitique à durcissement par précipitation (PH) conçu pour les pièces nécessitant une combinaison de haute résistance, de ténacité élevée et de bonne résistance à la corrosion. Cet acier se distingue par une résistance à la corrosion excellente, comparable à celle des aciers austénitiques 1.4301/1.4307 (304/304L), tout en offrant une large gamme de propriétés mécaniques après traitement thermique.

Ses performances, basées sur son état métallurgique, lui permettent de répondre aux exigences de résistance à la traction élevée ainsi qu'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 être présents. L'UGI® 4542 est un grade ferromagnétique dont les propriétés varient selon son état métallurgique et le traitement thermique appliqué.

Propriétés

Général

Propriété	Valeur
Densité	7,86 g/cm³

Mécaniques (état H900, selon ASTM A564)

Propriété	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	197 GPa
Allongement	10 %	min.
Dureté Brinell	388	min.
Dureté Rockwell C	40	min.
Réduction de section	40 %	min.
Résistance à la traction	1310 MPa	min.

Thermiques

Propriété	Valeur
Coefficient de dilatation thermique	1,09E-5 1/K
Conductivité thermique	17 W/(m·K)

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

• Plaisance navale (arbres d'hélice, raccords)
• Industrie alimentaire (équipements de manutention et de transfert)
• Production d'énergie (centrales nucléaires)
• Construction et industrie automobile

Propriétés de corrosion

L'UGI® 4542 offre une excellente résistance à la corrosion, similaire à celle des aciers austénitiques 18 Cr-8Ni dans la plupart des environnements corrosifs. Sa structure le rend insensible à la corrosion intergranulaire et hautement résistant à la corrosion-fatigue ainsi qu'à la corrosion sous contrainte. On note également une excellente résistance à l'érosion-corrosion grâce à l'association de propriétés mécaniques élevées et de résistance à la corrosion.

Lors d'assemblages d'acier inoxydable et de matériaux moins nobles (aluminium, acier doux) en usage atmosphérique, il n'y a pas de risque de corrosion galvanique, l'absence d'électrolyte environnemental rendant ce phénomène impossible. Dans les cas "critiques" comme les applications nautiques (immersion courte d'assemblages inox/aluminium, zones et creux retenant des liquides), l'isolation des assemblages par un joint silicone inerte offre de bons résultats de protection.

Traitement de décontamination recommandé si nécessaire :

• Un volume d'acide nitrique à 52 % (36° Baumé)
• Un volume d'eau
• Température ambiante
• Durée courte
• Lavage soigneux après traitement

La résistance à la corrosion dépend de nombreux facteurs : composition de l'atmosphère corrosive (concentration en chlorures, présence d'agents oxydants, température, pH, agitation), ainsi que de la préparation du matériau (surfaces exemptes de particules métalliques, état de surface, polissage, etc.). Des précautions sont nécessaires pour certains tests comme le brouillard salin (NFX 41002) : éviter les étiquettes de marquage qui peuvent causer des coulées de corrosion.

Environnement	Comportement
Acide nitrique	Bon
Acide phosphorique	Utilisation restreinte
Acide sulfurique	Utilisation restreinte
Acide acétique	Moyen
Carbonate de sodium	Moyen
NaCl (Brouillard salin)	Bon
Humidité	Excellent
Eau de mer	Utilisation restreinte
Pétrole/Gaz	Utilisation restreinte

Traitement thermique

Conforme aux normes ASTM A564/A564M et EN 10088-3.

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

Cet acier à durcissement par précipitation peut 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 des normes applicables. Pour redurcir le métal après cet adoucissement, un nouveau recuit est nécessaire avant le traitement de revenu à température moyenne.

Les barres recuites conviennent au durcissement à température moyenne effectué sur pièces. Les pièces provenant 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

L'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 traitement de détente de 1 à 2 heures à 250/300 °C)
• Durcies (avec recuit optionnel + revenu d'une heure à 480 °C)
• Adoucies (avec recuit optionnel + revenu défini par les normes selon le niveau de propriétés mécaniques souhaité)

Produits disponibles

Produit	Profil	Finition de surface	Tolérance	Dimensions (mm)
Barre	Rond	Tourné lisse	k12 - k13	22 - 115
		Ébarbé et poli	h11 - h10 - h9	22 - 115

Soudage

L'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 (1 à 2 heures à 250/300 °C) ou un traitement de durcissement ou d'adoucissement (voir ci-dessus).

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

La conception du soudage doit tenir compte des précautions requises pour tous les aciers à haute limite d'élasticité : éviter les entailles et changements brusques de section.

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