UGI® KC35N : Alliage Nickel-Cobalt-Chrome-Molybdène Étiré à Froid et Vieilli pour une Résistance et une Tenacité Supérieures

Présentation

UGI® KC35N est un alliage non magnétique à base de nickel, cobalt, chrome et molybdène, appartenant au système multiphase. Il offre une combinaison exceptionnelle de résistance à la traction ultra-élevée, de bonne ductilité et ténacité, ainsi qu'une excellente résistance à la corrosion. Cet alliage présente également une résistance remarquable à la sulfuration, à l'oxydation à haute température et à la fragilisation par l'hydrogène.

L'alliage peut être produit selon des exigences spécifiques, avec une large gamme de propriétés mécaniques : de l'état recuit (Rm : 800 – 1000 MPa) jusqu'à l'état étiré à froid (Rm : 1300 – 2000 MPa) avec une tolérance de ± 100 MPa. L'influence du traitement thermique, négligeable à l'état recuit, devient significative à mesure que le taux d'écrouissage augmente. Il est toutefois préférable d'utiliser un étirage moins prononcé et d'atteindre les propriétés mécaniques souhaitées par un traitement thermique ultérieur, ce dernier stabilisant le matériau.

Propriétés générales

Propriété	Valeur
Densité	8,34 g/cm³

Propriétés mécaniques

Propriété	Température	Valeur
Module d'élasticité	20 °C	235 GPa
Module d'élasticité	200 °C	219 GPa
Module d'élasticité	500 °C	201 GPa
Module de cisaillement	20 °C	80,9 GPa
Module de cisaillement	200 °C	74,7 GPa
Module de cisaillement	500 °C	67,8 GPa
Résistance à la traction	–	1300 – 2000 MPa

Propriétés thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	12,8 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 100 °C
Point de fusion	1315 – 1440 °C
Conductivité thermique	11,24 W/(m·K)

Propriétés électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	103 nΩ·m (1,03 × 10⁻⁸ Ω·m)

Propriétés magnétiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Perméabilité magnétique relative	1,0009 max	500 / 1000 Oe

Composition chimique (en % masse)

Élément	Teneur	Commentaire
Bore	0,01 %
Carbone	0,03 % max
Chrome	19,0 – 21,0 %
Fer	1,0 % max
Manganèse	0,15 %
Molybdène	9,0 – 10,5 %
Nickel	33,0 – 37,0 %
Phosphore	0,015 % max
Silicium	0,15 %
Soufre	0,01 % max
Titane	1,0 % max

Propriétés technologiques et applications

Domaines d'application

• Médical : prothèses, vis de fixation, électrodes de stimulateurs cardiaques, stents vasculaires, filtres veine cave, orthodontie, instruments auxiliaires.
• Aéronautique : ressorts, barres de torsion, pièces de gyroscopes.
• Équipements navals : raccords, ressorts, câbles.
• Horlogerie : ressorts, composants de bracelets, axes, couronnes, ressorts de poussoirs.
• Électronique : pièces non magnétiques.
• Capteurs de force et de pression.
• Pétrole et gaz : ressorts, pièces non magnétiques, pièces résistantes à la corrosion et à l'abrasion.

Résistance à la corrosion

L'UGI® KC35N possède une excellente résistance à la sulfuration, à l'oxydation à haute température, à la fragilisation par l'hydrogène, aux solutions salines et à la plupart des acides minéraux. Il présente une résistance exceptionnelle à la corrosion sous contrainte à des niveaux de résistance très élevés dans des environnements sévères qui feraient craquer la plupart des alliages conventionnels. Il est également hautement résistant aux attaques localisées telles que la piqûre et la corrosion de crevasse.

En raison de son caractère extrêmement noble, cet alliage peut provoquer une corrosion galvanique lorsqu'il est couplé électriquement à des métaux plus actifs comme l'acier au carbone, l'inox 316 ou le K MONEL®.

L'alliage UGI® KC35N est inclus dans la norme NACE MR0175 avec une dureté maximale de 35 HRC (48 HRC dans l'état étiré à froid + vieilli). Cette norme liste les matériaux résistants à la fissuration par corrosion sous contrainte sulfureuse pour les environnements acides (puits de gaz et de pétrole).

Milieu	Niveau de résistance
Acide acétique	Excellent
Acide sulfurique	Bon
Eau de mer	Excellent
Humidité	Excellent
Brouillard salin (NaCl)	Excellent
Acide nitrique	Bon
Acide phosphorique	Bon
Hydroxyde de sodium	Bon

Usinabilité

Les propriétés mécaniques élevées à l'état étiré et la capacité d'écrouissage lors de l'usinage nécessitent des précautions particulières :

• Machines robustes et rigides.
• Vitesses de coupe modérées.
• Outils en carbure ou plaquettes brasées, avec grands angles de dépouille.
• Fluide de coupe aux hautes performances de refroidissement et lubrification.

Des études d'usinabilité ont montré que cet alliage possède des caractéristiques d'usinage supérieures à celles du Waspaloy®, référence courante pour les alliages base nickel-cobalt-chrome. Les paramètres d'usinage de l'UGI® KC35N sont similaires à ceux du Waspaloy®.

Traitement thermique

• Revenu (vieillissement) dans la plage 430 – 650 °C / refroidissement à l'air.
• Pour des propriétés optimales, l'alliage KC35N écroui à froid doit être vieilli à 540 – 600 °C.
• L'influence du traitement sur le matériau recuit est négligeable, mais devient très importante sur les produits étirés à froid.

Soudage

L'alliage UGI® KC35N peut être soudé avec succès par TIG. Les propriétés de soudage sont généralement similaires à celles de l'inox 304. Les mêmes préparations et précautions s'appliquent. L'apport de chaleur par passe doit être faible, environ 1/2 à 2/3 de celui utilisé pour les aciers maraging et l'inox 304.