UGIMA® 4598 : Acier inoxydable écroui à froid – Usinabilité et résistance à la corrosion améliorées

Présentation de l'UGIMA® 4598

L'UGIMA® 4598 est un acier inoxydable austénitique basé sur le grade 1.4404 / 316L, enrichi en soufre (>0,1 %) et en cuivre (1,5 %) pour améliorer considérablement son usinabilité. Le procédé de fabrication UGIMA® optimise davantage cette aptitude à l'usinage. L'ajout de cuivre compense partiellement la baisse de résistance à la corrosion induite par la teneur élevée en soufre.

Microstructure et magnétisme

À l'état livré, la microstructure est austénitique avec des sulfures allongés dans le sens du laminage à chaud et des traces de ferrite résiduelle (< 1 %). L'UGIMA® 4598 peut présenter un faible ferromagnétisme résiduel dû à la présence de ferrite (≤ 1 %) et, sur les produits fortement écrouis à froid, de martensite induite par déformation.

Propriétés

Général

Propriété	Valeur
Densité	8 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Énergie de rupture Charpy (entaille en V)		100 J	min.
Module d'élasticité	20 °C	200 GPa
Module d'élasticité	100 °C	194 GPa
Module d'élasticité	200 °C	186 GPa
Module d'élasticité	300 °C	179 GPa
Module d'élasticité	400 °C	172 GPa
Module d'élasticité	500 °C	165 GPa
Allongement		15,0 – 25,0 %	min., selon la dimension
Résistance à la traction		500,0 – 930,0 MPa	min., selon la dimension

Thermiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Coefficient de dilatation thermique	0,0000165 1/K	20 à 100 °C
Coefficient de dilatation thermique	0,0000173 1/K	20 à 200 °C
Coefficient de dilatation thermique	0,0000177 1/K	20 à 300 °C
Coefficient de dilatation thermique	0,0000181 1/K	20 à 400 °C
Coefficient de dilatation thermique	0,0000184 1/K	20 à 500 °C
Capacité thermique massique	500 J/(kg·K)
Conductivité thermique	15 W/(m·K)

Électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	7e-10 Ω·m

Composition chimique (% masse)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,03	max.
Chrome	16,5 – 18,5
Cuivre	1,3 – 1,8
Manganèse	2,0	max.
Molybdène	2,0 – 2,5
Nickel	11,0 – 13,0
Phosphore	0,04	max.
Silicium	1,0	max.
Soufre	0,10 – 0,18

Propriétés technologiques

Domaines d'application

• Électronique
• Instruments et sondes
• Mécanique de précision
• Décolletage

Formage à froid

L'UGIMA® 4598 convient au formage à froid par méthodes conventionnelles (tréfilage, profilage par rouleaux). La déformation à froid augmente les caractéristiques mécaniques (Rm et Rp0,2) et réduit la ductilité. Un traitement de recuit en solution entre 1020 °C et 1120 °C permet de réduire la dureté et de restaurer la ductilité.

L'UGIMA® 4598 s'écrouit moins que les grades 1.4404 standards grâce à une plus grande stabilité vis-à-vis de la formation de martensite induite par déformation. Pour une réduction de section totale de 95 %, il contient moins de 5 % de martensite.

Propriétés de corrosion

Corrosion générale

La corrosion générale (uniforme) se rencontre notamment dans les milieux acides minéraux (acide sulfurique, phosphorique). En laboratoire, dans l'acide sulfurique à 2 mol/litre et 23 °C, la vitesse de corrosion de l'UGIMA® 4598 est trois fois supérieure à celle de l'UGIMA® 4404. Son utilisation dans ce type d'application nécessite un examen approfondi.

Corrosion localisée

La corrosion par piqûres est principalement initiée par les ions chlorure (eau potable, eau de mer, sels de déneigement, produits nettoyants chlorés).

• Dans l'eau potable à 600 ppm de chlorures, pH neutre, température ambiante : le potentiel de piqûre de l'UGIMA® 4598 et de l'UGIMA® 4404 est identique.
• Dans un milieu très agressif (30 000 ppm de chlorures, pH neutre, 35 °C) : le potentiel de piqûre de l'UGIMA® 4598 est inférieur à celui de l'UGIMA® 4404, mais similaire à celui de l'UGIMA® 4307.

Le test de brouillard salin neutre ISO 9227 sur barres tréfilées et tournées montre qu'après 1000 h, les surfaces de l'UGIMA® 4598 et de l'UGIMA® 4404 sont identiques. Des applications dans l'agroalimentaire sont envisageables ; en revanche, le grade n'est pas recommandé pour les environnements marins.

Corrosion sous contrainte et par crevasses

En milieux acides (pH 1 à 4) contenant des chlorures, l'utilisation de l'UGIMA® 4598 doit être limitée : son potentiel de piqûre est effectivement inférieur à celui de l'UGIMA® 4404. Le film passif se dissout chimiquement pour pH < 3,5, alors que l'UGIMA® 4404 le conserve jusqu'à pH 2,5.

Usinabilité générale

Grâce à l'ajout de Cu et S et au procédé UGIMA®, l'UGIMA® 4598 offre une usinabilité nettement supérieure à l'UGIMA® 4404HM : réduction de l'usure outil à conditions de coupe identiques et meilleure cassabilité des copeaux. Elle surpasse même l'UGIMA® 4307HM, principalement par sa cassabilité des copeaux largement supérieure.

Usinage à chaud (barres)

Tournage : Gain de productivité ~30 % vs UGIMA® 4404HM pour usure outil équivalente (légèrement supérieur à l'UGIMA® 4307HM). Cassabilité des copeaux : 13 et 11 conditions de cassage supplémentaires sur 56 testées respectivement vs UGIMA® 4404HM et UGIMA® 4307HM.

Perçage : Amélioration très significative de la cassabilité des copeaux → productivité potentielle (débits de copeaux max) augmentée de 50 % à 80 % vs UGIMA® 4404HM.

Usinage à froid pour décolletage (barres tréfilées)

Essais sur tornos SIGMA 32 au Centre de Recherche Ugitech.

• Tournage brut : +30 % productivité vs UGIMA® 4404HM.
• Tournage finition : Limite machine atteinte (8000 tr/min) → gain ≥10 % vs UGIMA® 4404HM (probablement bien plus sans cette limite).
• Perçage (foret carbure revêtu) : Débits de copeaux max +45 % à +90 % vs UGIMA® 4404HM.
• Tronçonnage : Productivité doublée (+100 %) vs UGIMA® 4404HM.

Traitement thermique

Recuit en solution : L'UGIMA® 4598 est livré recuit en solution. Pour restaurer les propriétés après travail à chaud ou à froid : maintien entre 1020 °C et 1120 °C suivi d'un refroidissement rapide (air ou eau). Ce traitement élimine tout écrouissage, donne les propriétés mécaniques les plus basses, une ductilité maximale et une résistance à la corrosion optimale.

Formage à chaud

Forgage : Entre 950 °C et 1250 °C, de préférence 1050–1250 °C (forgeabilité maximale). Force de déformation élevée (bien supérieure aux aciers au carbone). Refroidissement air ou eau possible.

Produits disponibles

Produit	Forme	Finition	Tolérance	Dimensions (mm)
Barres laminées et décapées	Rond	–	12 à 13	22 à 130
Barres tréfilées, tournées, rectifiées	Rond	–	6 à 11	2 à 130
Barres tréfilées	Hexagonal	–	11	3 à 60
Fil tréfilé	Rond	–	–	–

Autres formats : consulter le fournisseur.

Soudage

L'UGIMA® 4598 se soude par la plupart des procédés à l'arc (MIG/TIG, avec ou sans métal d'apport, électrodes enrobées, plasma), laser, résistance (point/rouleau), friction, faisceau d'électrons. Sa forte tendance à la fissuration thermique impose de réduire au maximum les énergies linéaires en soudage à l'arc et de limiter le soudage laser.

Si fil d'apport : privilégier UGIWELD™ 316LM pour une résistance à la corrosion au moins égale à celle du métal de base.

• MIG : Gaz Ar + 2–5 % CO₂ ou O₂ max (partie Ar remplaçable par He <20 %, quelques % H₂ possibles). Éviter N₂ (risque fissuration).
• TIG : Ar pur (partie He <20 %, quelques % H₂ possibles). Éviter N₂.