UGI 4057 AIR – Acier Inoxydable Martensitique Premium pour Résistance à la Corrosion Supérieure

Présentation de l'UGI 4057 AIR

L'UGI 4057 AIR est un acier inoxydable martensitique avec ajout de nickel. Sa teneur en chrome de 15 % assure une résistance à la corrosion supérieure aux aciers martensitiques classiques comme l'AISI 410 ou 420. L'équilibre entre les éléments d'alliage (Cr, Ni, C) a été soigneusement choisi pour obtenir une structure presque entièrement martensitique après austénitisation (avec des quantités limitées d'austénite résiduelle et de ferrite delta) afin de développer la résistance maximale. Ce grade est employé de préférence dans l'état trempé et revenu, qui offre une large gamme de propriétés mécaniques selon la température de revenu.

La microstructure dans l'état trempé-revenu est entièrement martensitique avec des carbures de chrome fins. La ferrite delta est quasi totalement éliminée par le laminage à chaud et l'austénitisation (fraction delta < 5 % garantie). La propreté métallurgique suivante, selon ASTM E45/A, est garantie sur l'UGI 4057 AIR. Pour les applications nécessitant une propreté métallurgique améliorée, l'UGI 4057 AIR existe aussi en version raffinée ESR (Electro-Slag Remelting).

Propreté Métallurgique (ASTM E45/A)

Type		A		B		C		D
Indice		Fins	Épais	Fins	Épais	Fins	Épais	Fins	Épais
		< 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2	≤ 2	< 2

L'UGI 4057 AIR est un grade ferromagnétique à température ambiante jusqu'à 727 °C (transition de Curie). Ses propriétés magnétiques sont semi-dures et sont significativement modifiées par le revenu. L'évolution avec le revenu est présentée dans le graphique de la fiche technique.

Propriétés

Générales

Propriété	Température	Valeur
Densité	20 °C	7,71 g/cm³
	100 °C	7,69 g/cm³
	200 °C	7,66 g/cm³
	300 °C	7,64 g/cm³
	400 °C	7,60 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Énergie de rupture Charpy V		25 J	min.
Module d'élasticité	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
Allongement		14 %	min. diamètre ≤ 100 mm
Dureté Brinell		235 - 285
Résistance à la traction		800 - 950 MPa	diamètre ≤ 100 mm

Thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	10,6 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 100°C
	11,2 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 200°C
	11,7 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 300°C
	12,1 × 10⁻⁶ 1/K	20 à 400°C
Capacité thermique massique	460 J/(kg·K)
Conductivité thermique	25 W/(m·K)

Électriques

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

Composition Chimique (en % masse)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,12 - 0,20
Chrome	15,0 - 17,0
Cuivre	0,5	max.
Manganèse	1,0	max.
Molybdène	0,30	max.
Nickel	2,0 - 3,0
Phosphore	0,025	max.
Silicium	1,0	max.
Soufre	0,005	max.

Propriétés Technologiques

Domaines d'Application

L'UGI 4057 AIR est fréquemment utilisé pour des pièces fortement sollicitées où une bonne résistance à la corrosion est importante dans la conception, telles que : fixations d'aéronefs, arbres de pompes et pièces de vannes. Il répond également aux exigences de la norme EN 10272 pour les équipements sous pression.

Propriétés de Corrosion

Cet alliage possède une bonne résistance à la corrosion atmosphérique et est l'un des meilleurs grades martensitiques standard pour la résistance à la corrosion ; seules les nuances à durcissement structural comme l'UGIMA® 4542 offrent une résistance supérieure (parmi les grades martensitiques). Il résiste également à certains produits pétroliers et organiques.

Environnement	Comportement / Utilisation
Acide nitrique	BON
Acide phosphorique	Utilisation limitée
Acide sulfurique	Utilisation limitée
Acide acétique	Utilisation limitée
Carbonate de sodium	Moyen
NaCl (brouillard salin)	Moyen
Humidité	BON
Eau de mer	Utilisation limitée

Note : La résistance à la corrosion d'un acier inoxydable dépend de nombreux facteurs liés à la composition de l'atmosphère corrosive (concentration en chlorures, présence ou absence d'agents oxydants, température, pH, agitation ou non, etc.), ainsi qu'à la préparation du matériau (surfaces exemptes de particules métalliques, état de surface comme le polissage, le rodage, etc.). Des précautions doivent être prises pour certains essais comme le brouillard salin (ISO 9227) : par exemple, les étiquettes de marquage (pouvant provoquer des coulées de corrosion et réduire le temps de résistance) ne doivent pas être utilisées sur l'éprouvette.

Traitement Thermique

Les traitements thermiques sur l'UGI 4057 AIR comportent deux étapes :

1. Austénitisation : But : dissoudre le carbone et obtenir une martensite sursaturée dure. Effectuée entre 950 °C et 1030 °C, temps de maintien 30 min minimum. Le refroidissement doit être assez rapide pour éviter la précipitation aux joints de grains (nuisible à la ténacité), mais pas trop pour éviter la fissuration de trempe. Trempe à l'huile (fluide à drastique modérée) ou refroidissement à l'air selon la taille des pièces.
2. Revenu : But : adapter les propriétés mécaniques à l'application (compromis résistance/ténacité). Un revenu simple ou double peut être réalisé selon le cahier des charges. Grâce à sa faible teneur en austénite résiduelle après austénitisation, l'UGI 4057 AIR peut indifféremment être revenu par traitement simple ou double. Pour le QT900, les traitements de revenu recommandés sont :
   • 640 °C / 4h / AC + 610 °C / 4h / AC (double revenu)
   • 650 °C / 4h / AC (revenu simple)

Recuit/Adoucissement : Le recuit complet est impraticable en raison du temps de refroidissement long requis. À la place, on peut employer la procédure de demi-recuit suivante :

• Austénitisation à température plutôt basse pour former des carbures globulaires, typiquement 800 °C pendant 2 heures, suivi d'un refroidissement fourneau jusqu'à 600 °C puis refroidissement à l'air.
• Revenu à haute température à 680-700 °C pendant 4 heures suivi d'un refroidissement à l'air.

Formage à Chaud

L'UGI 4057 AIR est apte au forgeage. Il est chauffé lentement à 850 °C, puis plus rapidement à 1150/1180 °C pour forger entre 1180 °C et 950 °C. Le forgeage doit être suivi d'un traitement de décontrainte à 200 °C, d'un adoucissement entre 750 et 850 °C, ou d'une trempe et revenu.

Produits Disponibles

Produit	Profil	Finition Surface	Tolérance	Taille (mm)
Barres	Rondes	Laminées à chaud écaillées	k13-k12	22-115
		Tournées
		Tournées lisses Ébarbées et polies	h11-h10 h9	22-115
		Rectifiées sans centre	h9-h8-h7	5-115
		Étirées à froid	h9	5-21

Soudage

Sous réserve de certaines précautions, l'UGI 4057 AIR peut être soumis à la plupart des techniques de soudage à l'arc ou par résistance, en état revenu, trempé ou adouci.

Pour prévenir tout risque de fissuration à froid après soudage, l'UGI 4057 AIR doit être préchauffé entre 200 et 300 °C et les températures interpasses maintenues à 200 °C minimum. Un traitement de revenu à 650 °C est également requis après soudage.

Si un métal d'apport est nécessaire, un fil d'apport de composition similaire à l'UGI 4057 AIR est recommandé, surtout si les propriétés mécaniques du métal fondu doivent être identiques à celles du métal de base. Sinon, un fil austénitique AWS E/ER310 peut être utilisé.

Les gaz de protection Ar + 1 à 3 % CO₂ ou O₂ sont recommandés pour le soudage MIG. Les gaz contenant de l'H₂ ne doivent pas être utilisés. Les électrodes enrobées doivent être étuvées avant soudage.