UGIMA® 4511 Recuit

L'UGIMA® 4511 est un acier inoxydable ferritique stabilisé au niobium à usinabilité améliorée contenant entre 16 et 17 % de chrome. Outre une bonne résistance à la corrosion, cette nuance se caractérise par sa grande aptitude aux différents modes d'usinage tels que l'usinage, la frappe à froid et le soudage :

Cette version UGIMA® du 4511 permet d'atteindre une productivité en décolletage significativement supérieure à celle obtenue avec un 4511 standard, ainsi qu'une bonne brise-copeaux.

La stabilisation au niobium élimine le risque de sensibilisation lors du soudage.

Il possède d'excellentes propriétés de frappe à froid.

Pour certaines applications, il remplace économiquement le 1.4307. Sa structure ferritique assure d'excellentes propriétés ferromagnétiques, une bonne résistance à l'oxydation (notamment aux cycles thermiques) et un coefficient de dilatation proche de celui de l'acier au carbone.

La structure d'UGIMA® 4511 est entièrement ferritique à l'état de livraison. Les principaux précipités sont les carbonitrures de Nb et les sulfures de Mn.

L'Ugima® 4511 est un matériau ferromagnétique doux (il est attiré par un aimant). Le recuit magnétique est utilisé pour optimiser ses propriétés magnétiques et ainsi obtenir une perméabilité relative élevée et de faibles champs coercitifs. Ce traitement peut être réalisé soit sur des barres produites par Ugitech, soit sur des pièces usinées.

Propriétés

Général

Propriété	Valeur
Densité	7,7 g/cm³

Mécanique

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20 °C	220 GPa
	100 °C	215 GPa
	200 °C	210 GPa
	300 °C	205 GPa
	400 °C	195 GPa
Allongement		20 %	min.
Dureté, Brinell		200.0	max.
Résistance à la traction		420.0 - 620.0 MPa

Thermique

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	0,000010 1/K	20 à 100°C, 20 à 200°C
	0.0000105 1/K	20 à 300°C, 20 à 400°C
Capacité thermique spécifique	460 J/(kg·K)
Conductivité thermique	25 W/(m·K)

Électrique

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	6e-07 Ω·m

Propriétés chimiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Carbone	0.03	max.
Chrome	16,0 - 18,0 %
Manganèse	1.0	max.
Niobium	0.600000000000001	max., min :12xC
Azote	0.03	max.
Phosphore	0.04	max.
Silicium	1.0	max.
Soufre	0.03	max.

Propriétés technologiques

Propriété

Domaines d'application

Énergie, processus (électrovannes)

Automobile :capteur, injection, électrovanne, support de soupape

Agroalimentaire

Cosmétiques

Limites d'utilisation :applications cryogéniques (ténacité insuffisante), applications nécessitant des propriétés amagnétiques, hautes propriétés mécaniques par traitement thermique

Formage à froid

Ugima® 4511 est facile à travailler avec les procédés classiques de frappe à froid :étirage à froid, façonnage, formage, frappe à froid, etc. Grâce à son écrouissage modéré, Ugima® 4511 permet de limiter les contraintes sur les outils (donc leur usure). ) pendant le travail à froid.

Propriétés de corrosion

Corrosion par piqûres :Nous avons évalué ce type de corrosion en testant le potentiel de piqûres :plus son mV est élevé, plus la résistance à la corrosion par piqûres est élevée; un environnement à pH neutre et légèrement chloré (0,02 mole/litre de chlorure de sodium) d'eau potable municipale a été choisi (à 23°C). Le tableau suivant donne les valeurs de potentiel de piqûres mesurées sur des échantillons de barres tournées dans le sens travers :

Notes	Potentiel de piqûre en mV/SCE	Écart type
UGIMA® 4511	358	18
UGI 4511	366	15
UGI 4016L	361	40

Corrosion intergranulaire :Comme l'UGI 4511, l'UGIMA® 4511 résiste à la corrosion intergranulaire après soudage, ou après traitement thermique de sensibilisation dont les exigences sont précisées dans les normes (test réalisé selon ASTM A262-75 Practice E; DIN EN ISO 3651-2 ).

Usinabilité générale

Par rapport à un 1.4511 standard, l'UGIMA® 4511 apporte des gains de productivité significatifs en décolletage, grâce à une usure plus lente de l'outil et surtout une meilleure brise copeaux pour les mêmes conditions de coupe.

Des essais ont été réalisés sur une visseuse industrielle TORNOS SIGMA 32 pour comparer l'UGIMA® 4511 à un standard 1.4511 et quantifier les différences d'usinabilité. Pour chaque nuance, le test consiste à définir les conditions optimales de coupe pour différentes opérations permettant de réaliser 1000 composants (voir figure ci-dessous) sans avoir à changer d'outil.

Tournage (ébauche et finition) :Le tableau ci-dessous présente les conditions de coupe pouvant être atteintes pour produire 1000 pièces sans avoir à changer d'outil pour chaque nuance en fonction des opérations (ébauche et finition) et des outils utilisés. Les résultats d'un test standardisé, le VB15/0.15, ont été ajoutés à ce tableau.

Opérations	Outils	Norme 1.4511	UGIMA® 4511
Tournage grossier (ap =2 mm; f =0,30 mm/tour)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc =280 m/min	Vc =300 m/min
Finir le tournage (1) (ap =0,5 mm; f =0,10 mm/tour)	SECO TM2000 CCMT09T304-F1	Vc =240 m/min	Vc =250 m/min
Tournage VB15/0.15 (2) (ap =1,5 mm; f =0,25 mm/tour)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc <200 m/min	Vc =205 m/min

(1) conditions de coupe assurant une rugosité <1,6 µm sur les 1000 pièces usinées, grâce à une usure d'outil limitée(2) VB15/0,15 :vitesse de coupe à laquelle on note une usure en dépouille de 0,15 mm en 15 minutes d'usinage effectif.

Sur les trois opérations de tournage, à usure d'outil équivalente, un gain potentiel de productivité de 5 à 10 % a été enregistré avec l'UGIMA® 4511 par rapport à un 1.4511 standard.

De plus, une amélioration spectaculaire de la fracturation des copeaux a été constatée en UGIMA® 4511 par rapport à celle obtenue avec un 1.4511 standard (voir tableau ci-dessous). Ceci est de nature à prévenir les risques souvent rencontrés sur le 1.4511, où des boules de copeaux enchevêtrés se forment et ne s'évacuent pas, nécessitant ainsi des arrêts de production fréquents pour permettre leur évacuation manuelle.

Perçage axial et tronçonnage :Le tableau ci-dessous présente les conditions de coupe pouvant être atteintes pour produire 1000 composants sans avoir à changer d'outil pour chaque nuance en fonction des opérations et des outils utilisés.

Opérations	Outils	Norme 1.4511	UGIMA® 4511
Perçage axial	GÜHRING RT100F 6mm – DK460UF	Vc =80 m/min f =0,125 mm/tr	Vc =100 m/min f =0,125 mm/tr
Perçage axial	Vc =80 m/min f =0,10 mm/tr	Vc =100 m/min f =0,10 mm/tr
Transversal *	ISCAR IC830 DGN3102JT	Vc =250 m/min f =0,15 mm/tr	Vc =250 m/min f =0,15 mm/tr

* conditions limites machine à vis atteintes en terme de puissance broche  ne permet pas de différencier les deux nuances

Pour le perçage axial avec 2 forets différents (un foret GÜHRING tout carbure revêtu et un foret ISCAR avec une plaquette carbure revêtue), UGIMA® 4511 permet d'augmenter la productivité d'environ 25% sur ces opérations. Cette différence significative est principalement due aux copeaux plus courts obtenus avec l'UGIMA® 4511 (voir photo ci-dessous), qui sont donc plus facilement évacués, évitant ainsi la casse du foret en bloquant sa rotation lors de l'opération de perçage.

Pour l'opération de tronçonnage, les conditions de coupe atteintes sont tellement élevées que la limite de capacité de la machine à vis TORNOS SIGMA 32 est atteinte, ce qui ne permet pas de quantifier l'écart entre l'UGIMA® 4511 et le standard 1.4511. Ces conditions de coupe très élevées ne sont cependant atteintes qu'en travaillant à vitesse de coupe constante et non à vitesse de rotation constante.

Traitement thermique

Pour restaurer la ductilité après déformation à froid, Ugima® 4511 peut être traité à une température comprise entre 750 et 850°C et refroidi à l'air.

Formage à chaud

Ugima® 4511 présente une excellente aptitude au façonnage à chaud à toutes les températures, grâce à sa structure entièrement ferritique. Il peut être formé à chaud par forgeage ou laminage entre 800°C et 1150°C. La température de chauffage ne doit pas dépasser 1150°C pour éviter une croissance excessive des grains.

Autre

Produits disponibles :

Produit	Form	Finition	Tolérance	Dimension
Barres	Round	Détartrage roulé	k13 – k12	∅ 22 à 71
		Tourné	10 + 11	∅ 22 à 70
		Sol	7+8+9+options	∅ 2 à 70
		Dessiné	9	∅ 2 à 30
		Noir	± 1 % ∅	∅ 23 à 73
Billet	Carré			50 à 120

Autres options :contacter le fournisseur

Soudage

Grâce à sa stabilisation au niobium, l'UGIMA® 4511 peut être soudé de la même façon qu'un 1.4511 standard par la plupart des procédés de soudage à l'arc (GMAW/GTAW, avec ou sans métal d'apport, SMAW, plasma...), par laser, résistance (point ou cordon), soudage par friction ou par faisceau d'électrons, etc.

Aucun traitement thermique ne doit être effectué avant ou après soudage afin d'éviter la croissance de grains ferritiques dans la nuance.

Si un métal d'apport de soudage est utilisé, un métal d'apport homogène (ferritique stabilisé) tel que l'échappement F1 (18LNb) est préféré pour s'assurer que la zone soudée (zone de métal soudé) [WM] et zone affectée thermiquement [HAZ]) est une Structure ferritique 100 % homogène; pour les soudures épaisses (≥ 3 mm), un métal d'apport austénitique tel que ER308L(Si) (1.4316) est préféré, afin d'éliminer le risque d'induire une fragilisation du WZ par croissance excessive des grains.

Dans GMAW, comme dans GTAW, le gaz de protection ne doit pas contenir d'hydrogène ou d'azote. En GMAW, les soudures seront réalisées sous Ar (+ éventuellement He) + 1 à 3% O₂ ou CO₂. En GTAW, les soudures seront réalisées sous Ar (+ éventuellement He).

UGIMA® 4509 Ecroui (étiré) UGIMA® 4541 Ecroui (étiré)

Métal