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.
Métal
- DIN 1654-5 X3CrNiCu18-9 : Acier Inoxydable Austénitique Premium Étiré à Froid et Tourné
- Acier EN 10277-2 ZSt50-2 : Étiré à Froid et Tourné Haute Résistance
- Acier EN 10277-2 ZSt60-2 : Étiré, Tourné et Normalisé pour Haute Résistance
- EN 10277-2 Grade ZSt70-2 : Acier étiré à froid et normalisé haute performance pour applications résistantes à l'usure
- DIN 1654-5 Grade X5CrNiMo17-12-2 : Acier inoxydable premium étiré à froid et trempé
- DIN 1654-5 Nuance X2CrNi19-11 : Acier étiré à froid et trempé pour applications hautes performances
- Acier DIN 1654-5 X2CrNiMoN17-13-3 – Étiré à Froid et Trempé Austenitique
- Acier DIN 1654-5 X2CrNiN18-10 – Étiré à Froid et Trempé Austenitique
- EN 10277-5 Nuance Cm60 : Acier Trafilé ou Tourné et Normalisé pour Applications de Forte Contrainte