UGI® 4313 +A : Acier inoxydable martensitique bas carbone allié nickel haute performance

Le grade UGI® 4313 est un acier inoxydable martensitique à faible teneur en carbone et allié au nickel, qui combine des propriétés mécaniques élevées, une bonne résistance aux chocs et une résistance à la corrosion supérieure à celle des nuances martensitiques conventionnelles à haute teneur en carbone. Il peut être utilisé entre -60 °C et +300 °C.

Dans l'état traité thermiquement (trempe + revenu), la microstructure de l'UGI® 4313 consiste en martensite revenue. Elle peut éventuellement contenir des traces de ferrite et d'austénite résiduelle. Selon la température de revenu choisie, l'UGI® 4313 peut contenir jusqu'à environ 15 % d'austénite résiduelle.

L'UGI® 4313 est ferromagnétique (il attire l'aimant), quel que soit son état métallurgique. Cependant, ses propriétés magnétiques (perméabilité, force coercitive, rémanence et polarisation à saturation) dépendent des conditions de traitement thermique. C'est un bon candidat pour les applications nécessitant un compromis entre résistance mécanique, résistance à la corrosion et magnétisme, par exemple pour les injecteurs de carburant dans le secteur automobile.

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	170 GPa
Module d'élasticité	300 °C	175 GPa
Résistance à la traction		1100 MPa	max., diamètre ≤ 160 mm

Thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	10,5 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 100 °C
Coefficient de dilatation thermique	10,9 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 200 °C
Coefficient de dilatation thermique	11,3 × 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)

Électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	6,0 × 10⁻⁷ Ω·m

Composition chimique

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,05 %	max.
Chrome	12,0 – 14,0 %
Manganèse	1,5 %	max.
Molybdène	0,3 – 0,7 %
Nickel	3,5 – 4,5 %
Azote	0,02 %	max.
Phosphore	0,04 %	max.
Silicium	0,7 %	max.
Soufre	0,015 %	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

L'UGI® 4313 est destiné aux applications suivantes (liste non exhaustive) :

• Accouplements, pompes, vannes et compresseurs pour industries chimiques et pétrochimiques
• Applications aérospatiales, automobiles et moteurs (surtout injection)
• Pièces pour turbines de production d'énergie
• Instrumentation médicale
• Bâtiment, structures
• Applications militaires et de défense

Formage à froid

Tréfilage de fil – Formage : L'UGI® 4313 convient au travail à froid par méthodes conventionnelles.

Propriétés de corrosion

Corrosion par piqûres localisée : La résistance à la corrosion par piqûres localisée dépend largement de la composition du grade ; le calcul de l'indice PREN de piqûres (=%Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N) donne une indication de la résistance. Avec un PREN moyen calculé de 15, l'UGI® 4313 a une meilleure résistance à la corrosion que la série AISI 420 (1.4034 ; PREN moyen calculé de 13,5) ; mais elle reste moins satisfaisante que celle de la série AISI 431 (1.4057 ; PREN moyen calculé de 17).

La résistance à la corrosion par piqûres de l'UGI® 4313 est donc satisfaisante dans les environnements modérément agressifs, c'est-à-dire contenant moins de 100 ppm d'ions chlorure. Elle est améliorée avec un état de surface à faible rugosité, obtenu par exemple par électropolissage.

Usinabilité générale

L'UGI® 4313 peut être usiné aussi bien en état recuit (A) qu'en états trempés et revenus (QT). L'état recuit, du fait de ses faibles propriétés mécaniques, est plus sujet au collage des copeaux sur les outils, ce qui pourrait accélérer l'usure des outils et affecter défavorablement les conditions de surface après usinage. Les états trempés et revenus (QT) causent une usure d'outil d'autant plus rapide que leurs propriétés mécaniques sont élevées. En conséquence, l'état QT700 présente la meilleure usinabilité des 4 conditions disponibles.

L'usinabilité de l'UGI® 4313 est similaire à celle des nuances martensitiques contenant du nickel du type UGI® 4418. Notre service technique est à votre disposition pour toute demande.

Traitement thermique

Recuit : Recuit entre 600 °C et 650 °C avec refroidissement à l'air ou au four, à effectuer après transformation martensitique.

Trempe : La trempe doit être effectuée en maintenant une température entre 900 °C et 1150 °C, suivie d'un refroidissement à l'air ou à l'huile.

Revenu : Le choix de la température de revenu post-trempe dépend des propriétés mécaniques requises. Les températures recommandées par la norme EN 10088-3 sont :

• +QT700 : double revenu entre 650 °C et 700 °C et entre 600 °C et 620 °C
• +QT780 : revenu unique entre 550 °C et 620 °C
• +QT900 : revenu unique entre 520 °C et 580 °C

Formage à chaud

Un chauffage entre 1150 °C et 1200 °C est recommandé. Le travail à chaud (forgeage) de l'UGI® 4313 doit de préférence être effectué dans la plage de température entre 1200 °C et 900 °C et être suivi d'un refroidissement à l'air. Le comportement du grade UGI® 4313 pendant le forgeage est similaire à celui d'un grade austénitique type 1.4301.

Après travail à chaud, un traitement thermique complet, consistant en austénitisation et trempe puis revenu, est recommandé.

Produits disponibles

Produit	Forme	Finition	Tolérance	Dimensions (mm)
Barres laminées décapées	Rond		12 à 13	22 à 115
Barres travaillées à froid par tréfilage, tournage et rectification	Rond		6 à 11	2 à 115
Fil machine	Rond	Décapé		5 à 32

Autres options : contacter le fournisseur.

Soudage

L'UGI® 4313 peut être soudé par procédés d'arc (GMAW, GTAW, SMAW, etc.) et par la plupart des autres procédés (points, rouleau, laser, etc.). Grâce à sa faible teneur en carbone et au nickel qu'il contient, l'UGI® 4313 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® 4313 une bonne résistance aux chocs en condition soudée. L'UGI® 4313 est donc relativement insensible à la fissuration à froid et le préchauffage des pièces n'est normalement pas requis, sauf pour souder des pièces très épaisses ou ayant une forme pouvant engendrer de fortes concentrations de contraintes post-refroidissement au niveau des soudures (dans ce cas, un préchauffage entre 100 °C et 200 °C est recommandé).

Pour le soudage avec métal d'apport, si le métal de soudure (MS) n'a pas besoin de propriétés mécaniques équivalentes à celles de l'UGI® 4313, il est possible d'utiliser comme fil d'apport un grade austénitique tel que UGIWELD™ 316LM. Dans ce cas, un traitement thermique post-soudage n'est généralement pas nécessaire.

Si le MS doit assurer des propriétés mécaniques identiques à celles de l'UGI® 4313, un fil d'apport homogène peut être utilisé. Dans ce cas, un traitement de revenu post-soudage à 540-580 °C est recommandé. En soudage MIG avec fil d'apport homogène, on choisira un gaz de protection relativement non oxydant tel que Ar + 1-2 % CO₂ pour éviter un taux d'oxygène excessif dans le MS, assurant ainsi une bonne résistance aux chocs pour ces métaux de soudure.