UGI 4418 AIR Acier inoxydable – Haute résistance, qualité cryogénique pour aérospatiale

L'UGI 4418 AIR est un acier inoxydable super-martensitique à faible teneur en carbone avec addition de nickel. Il est spécifiquement conçu pour le marché aérospatial. Il combine une résistance mécanique élevée avec une excellente résilience et une très bonne résistance à la corrosion, considérablement supérieure à celle des aciers martensitiques Fe-Cr-C conventionnels à haute teneur en carbone. Ce grade présente d'excellentes propriétés cryogéniques.

À l'état trempé et revenu, la microstructure de l'UGI 4418 AIR consiste principalement en martensite revenue. Elle peut contenir des traces de ferrite (moins de 5 %) et d'austénite résiduelle, selon le diamètre et les traitements thermiques utilisés.

Les garanties de propreté microscopique sont les suivantes (évaluation selon ASTM E45/méthode A) :

Nuances	Epit (mV/ECS) ± 20 mV
1.4006 (AISI 410)	185
1.4307 (AISI 304L) (avec S=0,02 %)	400
1.4542 (17-4-PH AISI 630)	380
1.4418 (UGI 4418 AIR)	375

L'UGI 4418 AIR est également disponible en version refondue à l'électro-laitier (ESR). Ce grade est magnétisable.

Propriétés

Générales

Propriété	Valeur
Densité	7,7 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20 °C	200 GPa
Module d'élasticité	100 °C	195 GPa
Module d'élasticité	200 °C	185 GPa
Module d'élasticité	300 °C	175 GPa
Module d'élasticité	400 °C	170 GPa
Dureté Brinell		293	max., d ≤ 200 mm

Thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	10,3 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 100 °C
Coefficient de dilatation thermique	10,8 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 200 °C
Coefficient de dilatation thermique	11,2 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 300 °C
Coefficient de dilatation thermique	11,6 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 400 °C
Capacité thermique massique	430 J/(kg·K)
Conductivité thermique	15 W/(m·K)

Électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	8 × 10⁻⁷ Ω·m

Composition chimique

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,06 %	max.
Chrome	15,0 – 17,0 %
Cuivre	0,5 %	max.
Manganèse	1,5 %	max.
Molybdène	0,8 – 1,2 %
Nickel	4,0 – 5,0 %
Azote	0,02 %	min.
Phosphore	0,03 %	max.
Silicium	0,6 %	max.
Soufre	0,005 %	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

• Fixations (vis, boulons)
• Pièces tournantes
• Raccords et connecteurs
• Pistons de frein
• Pièces structurales
• Arbres et goupilles
• Réservoirs

Formage à froid

L'UGI 4418 AIR peut être déformé à froid par les procédés conventionnels (tréfilage de barres, tréfilage de fil, formage, profilage, etc.). Ses hautes propriétés mécaniques nécessitent une attention particulière. Après ou pendant les opérations de formage à froid, un revenu peut être nécessaire pour adoucir le grade. En cas de niveaux de déformation élevés, un traitement complet de trempe et de revenu est recommandé.

Propriétés de corrosion

Grâce à sa haute teneur en nickel, chrome et molybdène et sa faible teneur en carbone, l'UGI 4418 AIR présente une bonne résistance à la corrosion.

Corrosion localisée : La résistance à la corrosion par piqûres a été mesurée selon ISO 15158-2014 dans une solution contenant 0,02 M NaCl à 23 °C. L'UGI 4418 AIR offre une résistance à la corrosion par piqûres bien meilleure qu'un martensitique 13 % Cr (type 1.4006). Les résultats montrent que sa résistance est similaire à celle du 1.4542 et du 1.4307 (contenant 0,020 % de soufre).

Corrosion intergranulaire : Sa structure et sa composition rendent l'UGI 4418 AIR insensible à la corrosion intergranulaire.

Traitement thermique

Adoucissement : L'UGI 4418 AIR est difficile à adoucir en raison de sa composition chimique menant à un point de transformation très bas (Ac1). Le recuit d'adoucissement est généralement effectué entre 600 et 650 °C.

Trempe : Le traitement de trempe consiste en une austénitisation entre 1010 °C et 1060 °C, suivie d'une trempe à l'huile (ou à l'air pour les petites sections). Pour limiter les risques de fissures de trempe, le revenu doit être effectué dès que possible après la trempe, après retour à la température ambiante.

Revenu : La température de revenu doit être ajustée selon les propriétés mécaniques requises :

• Niveau QT 900 : revenu entre 550 °C et 620 °C
• Niveaux QT 1100 et QT 1150 : revenu entre 375 °C et 405 °C

La durée de revenu est généralement de 2 à 4 h, suivie d'un refroidissement à l'air ou à l'huile. Un double revenu peut être utilisé pour adoucir davantage le grade. La plage de température entre 400 °C et 450 °C doit être évitée, car elle peut entraîner une fragilisation excessive du métal.

Formage à chaud

Forgage : Un chauffage entre 1150 °C et 1200 °C est recommandé. Le formage à chaud (forgeage) doit de préférence être effectué entre 1200 °C et 900 °C, suivi d'un refroidissement à l'air. Le comportement de l'UGI 4418 AIR au forgeage est équivalent à celui d'un grade austénitique type 1.4301. Un traitement thermique complet (austénitisation/trempe suivi de revenu) est recommandé après formage à chaud.

Produits disponibles

Produit	Profil	Finition	Tolérance	Dimensions (mm)
Barres	Rond	Laminées à chaud, décapées	K13-K12	22 – 115
		Tournées	h11-h10	22 – 115
		Tournées polies	h11-h10 / h9	22 – 115 / 22 – 55
		Rectifiées	h9-h8-h7	5 – 115
		Tréfilées	h9	5 – 30

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Soudage

L'UGI 4418 AIR peut être soudé par arc électrique (GMAW, GTAW, SMAW, etc.) et par la plupart des autres procédés (soudage par points, par rouleau, LASER, etc.). En raison de sa faible teneur en carbone et de sa teneur en nickel, il est plus facile à souder que la plupart des aciers inoxydables martensitiques.

La martensite pauvre en carbone combinée à l'austénite résiduelle finement dispersée confère aux zones affectées thermiquement (ZAT) de l'UGI 4418 AIR une excellente ténacité en condition soudée. L'UGI 4418 AIR est donc peu sensible à la fissuration à froid après soudage et il n'est normalement pas nécessaire de préchauffer les pièces, sauf si les pièces à souder sont très épaisses ou si leur géométrie risque de générer de fortes concentrations de contraintes au niveau des soudures après refroidissement (dans ce cas, un préchauffage à 100-120 °C est recommandé).

Si le métal d'apport (MA) n'a pas besoin des propriétés mécaniques de l'UGI 4418 AIR, un grade austénitique tel que A316LM ou A316LT peut être utilisé comme métal d'apport. Un traitement thermique post-soudage n'est alors généralement pas nécessaire. Lorsque le MA doit avoir les mêmes propriétés mécaniques que l'UGI 4418 AIR, un métal d'apport homogène doit être utilisé (tel que « 16 5 1 »). Dans ce cas, un traitement thermique post-soudage à 580-600 °C est recommandé.

Pour le GMAW avec métal d'apport homogène, on choisira un gaz de protection légèrement oxydant tel que Ar + 1-2 % CO₂ pour éviter un taux d'oxygène trop élevé dans le MA, assurant ainsi de bonnes propriétés de résilience pour ces métaux d'apport.