UGIMA® 4541 Écroui : Résistance Supérieure à la Corrosion Intergranulaire et Performances d'Usinage

Présentation de l'UGIMA® 4541

La propriété principale de l'UGIMA® 4541 est sa résistance à la corrosion intergranulaire. Il utilise le titane comme élément de stabilisation pour prévenir la formation de carbures de chrome dans la nuance lors d'utilisations à haute température. Ses propriétés mécaniques surpassent celles du 1.4307 (304L).

L'UGIMA® 4541 est spécifiquement conçu pour l'usinage et le décolletage, offrant une productivité accrue pour ces opérations. Il présente une excellente résistance à l'oxydation et à la corrosion, ainsi qu'un bon comportement au fluage. Il est particulièrement recommandé pour les applications nécessitant une résistance à la chaleur en service continu ou cyclique (400 – 850 °C).

Propriétés

Générales

Propriété	Valeur
Densité	7,9 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Module d'élasticité	20 °C	200 GPa
	100 °C	194 GPa
	200 °C	186 GPa
	300 °C	180 GPa
	400 °C	172 GPa
	500 °C	165 GPa
Allongement		25,0 - 30,0 %	min., selon dimension
Résistance à la traction		500,0 - 950,0 MPa	min., selon dimension

Thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	16,0 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 100°C
	16,5 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 200°C
	17,0 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 300°C
	17,5 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 400°C
	18,0 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 500°C
Capacité thermique massique	500 J/(kg·K)
Conductivité thermique	15 W/(m·K)

Électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	7,3 × 10⁻⁷ Ω·m

Composition Chimique (en % masse)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,08	max.
Chrome	17,0 - 19,0
Manganèse	2,0	max.
Molybdène	0,5	max.
Nickel	9,0 - 12,0
Phosphore	0,045	max.
Silicium	1,0	max.
Soufre	0,03	max.
Titane	0,70	max., min : 5×(C+N)

Propriétés Technologiques

Domaines d'Application

• Automobile : turbocompresseurs, collecteurs d'échappement, supports de capteurs
• Aéronautique : turbopropulseurs, réacteurs
• Industrie de procédés, chimie et pétrole : raccords et joints de dilatation, composants pour équipements haute température, fours, échangeurs de chaleur

Propriétés de Corrosion

L'UGIMA® 4541 offre une excellente résistance à la corrosion dans les environnements naturels (eau potable, milieux ruraux et urbains) et dans les industries alimentaires et agroalimentaires (avec réserves dans certains cas spécifiques comme les vins blancs, moutardes, etc.).

Il résiste à la corrosion intergranulaire même après soudage ; il satisfait à l'essai normalisé ASTM A262 Pratique E.

Il peut être utilisé dans les acides minéraux et organiques, par exemple l'acide nitrique. Des précautions sont toutefois nécessaires pour d'autres acides, comme les acides phosphorique et sulfurique.

L'UGIMA® 4541 peut subir l'essai de brouillard salin (norme ISO 9227). Il est difficile de donner une valeur précise en heures avant apparition de traces de corrosion, car cette résistance dépend non seulement de la composition de la nuance, mais aussi de la géométrie de la pièce, de l'état de surface (rugosité, rayures d'usinage), de la présence ou non de pollution (particules ferreuses, huiles de coupe, etc.). Les pièces finies peuvent être testées en laboratoire.

L'UGIMA® 4541 présente une excellente résistance chimique à haute température ; les températures limites d'utilisation continue estimées sont données ci-dessous (la température limite doit tenir compte de la nature exacte de l'atmosphère et de l'amplitude et fréquence des sollicitations mécaniques et thermiques) :

Atmosphère	Température Limite
Atmosphère oxydante	850 °C
Atmosphère oxydante sulfurée	750 °C

Usinabilité Générale

Tournage : Non seulement l'UGIMA® 4541 réduit l'usure d'outil (voir graphique pour les gains de productivité potentielle), mais il offre aussi une meilleure cassabilité des copeaux (voir graphique pour le nombre de conditions de coupe donnant des copeaux fragmentés).

Décolletage : Pour comparer l'UGIMA® 4541 à un 1.4541 standard, des essais ont été menés sur un tour automatique TORNOS SIGMA 32. Pour chaque nuance, le test consistait à définir les conditions de coupe optimales pour réaliser, par exemple, 1000 pièces sans changer d'outil. Un gain de productivité dépassant 10 % a été observé.

Opération	Outil	UGI 4541	UGIMA® 4541
Tournage droit ébauche	SECO TM2000 CCMT 09T308-F2	Vc = 170 m/min ap = 2 mm; f = 0,30 mm/tr	Vc = 190 m/min ap = 2 mm; f = 0,30 mm/tr
Tournage droit finition	SECO TM2000 CCMT 09T304-F1	Vc = 240 m/min ap = 0,5 mm; f = 0,10 mm/tr	Vc = 250 m/min ap = 0,5 mm; f = 0,10 mm/tr
Perçage axial	GÜHRING RT100F 6 mm – DK460UF	Vc = 70 m/min f = 0,10 mm/tr	Vc = 80 m/min f = 0,10 mm/tr
	ISCAR IC908 9,9 mm – ICM099	Vc = 120 m/min f = 0,15 mm/tr	Vc = 130 m/min f = 0,15 mm/tr
Tronçonnage	SANDVIK 2135 N132E2-0300-0002-CM	Vc = 60 m/min f = 0,06/0,03 mm/tr	Vc = 60 m/min f = 0,06/0,03 mm/tr

Traitement Thermique

Recuit : Le traitement thermique de l'UGIMA® 4541 consiste en un maintien à haute température entre 1000 °C et 1100 °C, suivi d'un refroidissement à l'air ou à l'eau. Ce traitement, appelé recuit, élimine toute trace d'écrouissage et confère à l'acier son niveau minimal de propriétés mécaniques.

Formage à Chaud

L'UGIMA® 4541 peut être forgé entre 950 °C et 1250 °C sans précautions particulières. Comme pour tous les aciers inoxydables austénitiques, la force nécessaire pour déformer le métal est élevée (bien supérieure à celle requise pour les aciers au carbone). Les pièces peuvent être refroidies à l'air ou à l'eau.

Produits Disponibles

Produit	Forme	Tolérance	Dimensions (mm)
Barres laminées écaillées	Rondes	12 à 13	22 à 130
Barres étirées, tournées, rectifiées à froid	Rondes	6 à 11	2 à 130
Barres étirées	Hexagonales	11	3 à 60

Autres options : nous consulter.

Traitement de Surface

Les conditions généralement utilisées pour les nuances austénitiques s'appliquent à l'UGIMA® 4541.

Soudage

L'UGIMA® 4541 peut être soudé par tous les procédés d'arc (MIG, TIG avec ou sans métal d'apport, électrodes enrobées, soudage sous flux, etc.), résistance (point ou roulement), friction, faisceau d'électrons ou LASER.

Grâce à son équilibre analytique correct et malgré un taux de soufre légèrement supérieur à l'UGI 4541, il n'y a pas de risque accru de fissuration à chaud pour l'UGIMA® 4541 lors du soudage à l'arc et au LASER.

En soudage MIG, le gaz de protection à base d'Ar (+ éventuellement He) devra contenir 2 à 3 % de CO₂ ou O₂ pour faciliter la stabilisation de l'arc ; en TIG, le gaz d'apport sera de l'Ar pur (+ éventuellement He). H₂ et N₂ peuvent être ajoutés au gaz de protection si nécessaire.

Si un métal d'apport est utilisé, le fil ER347 doit être privilégié, particulièrement pour les soudures destinées à servir à haute température.