UGI® 4545 AIR H1150
UGI® 15-5PH AIR ou UGI® 4545 AIR est un acier inoxydable martensitique PH (Precipitation Hardening) de qualité premium, principalement destiné à l'aéronautique. Il est utilisé pour les pièces nécessitant une combinaison de haute résistance et de haute ténacité. Cette nuance présente également une bonne résistance à la rupture par fatigue. Il s'agit d'un matériau refondu par électro-laitier (selon AMS 5659 type 2) utilisant la technologie la plus avancée dans ce domaine. Cette élaboration permet une bonne homogénéité et isotropie de la structure et des propriétés mécaniques élevées en direction longitudinale mais aussi transversale. (Ferromagnétique)
La microstructure observée en microscopie optique est composée de martensite homogène avec des précipités de car-bonitrure de niobium (particule blanche visible au MEB), et d'austénite retenue dont la fraction dépend de l'état métallurgique. La précipitation nanométrique de la phase riche en Cu peut être observée sous
TEM. UGI® 15-5PH AIR présente une fraction delta-ferrite inférieure à 1% (inférieure à UGI® 17-4PH AIR) selon AMS 2315, et une ancienne austénite de granulométrie plus fine ou égale à 6.
UGI® 15-5PH AIR est produit par le consommable ESR. Les inclusions restantes sont très petites et sont uniformément réparties dans la section. La micro-propreté suivante, selon ASTM E45/A est garantie :A,B,C,D (Thin) <1.5 - A,B,C,D (Heavy) <1
Propriétés
Général
Propriété | Valeur |
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Densité | 7,8 g/cm³ |
Mécanique
Propriété | Température | Valeur | Commentaire |
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Module d'élasticité | 20 °C | 200 GPa | |
100 °C | 195 GPa | ||
200 °C | 185 GPa | ||
300 °C | 170 GPa | ||
300 °C | 175 GPa | ||
Allongement | 16 % | min. | |
Dureté, Brinell | 277.0 [-] | min. | |
Dureté, Rockwell C | 28.0 [-] | min. | |
Réduction de surface | 50,0 % | min. | |
Résistance à la traction | 930 MPa | min. |
Thermique
Propriété | Valeur | Commentaire |
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Coefficient de dilatation thermique | 0.0000105 1/K | 20 à 100°C |
0.0000111 1/K | 20 à 200°C | |
0.0000115 1/K | 20 à 300°C | |
0.0000119 1/K | 20 à 400°C | |
Capacité thermique spécifique | 500 J/(kg·K) | |
Conductivité thermique | 16 W/(m·K) |
Électrique
Propriété | Valeur |
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Résistivité électrique | 7.1e-07Ω·m |
Propriétés chimiques
Propriété | Valeur | Commentaire |
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Carbone | 0.07 | max. |
Chrome | 14,5 - 15,3 % | |
Cuivre | 2,5 - 4,0 % | |
Manganèse | 1.0 | max. |
Molybdène | 0.5 | max. |
Nickel | 4,5 - 5,5 % | |
Niobium | 0,45 | max., min :5xC |
Phosphore | 0,025 | max. |
Silicium | 0.600000000000001 | max. |
Soufre | 0,005 | max. |
Propriétés technologiques
Propriété | ||||||
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Domaines d'application |
UGI®15-5 PH AIR convient pour | |||||
Propriétés de corrosion | UGI®15-5 PH AIR offre une bonne résistance à la corrosion, parfois similaire à celle des aciers austénitiques de type 18 Cr-8Ni dans certains cas.
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Usinabilité générale | Du fait de sa faible teneur en soufre et de sa très bonne micro-propreté, l'UGI®15-5 PH AIR présente une faible cassabilité des copeaux qui peut induire des difficultés lors de l'usinage, notamment en perçage ou en tournage finition. Si possible, la plupart des opérations d'usinage pour obtenir les pièces finales doivent être réalisées à l'état A (recuit de mise en solution) afin d'éviter des usures trop importantes de l'outil lors de l'usinage. L'usinage après un traitement thermique de « durcissement par précipitation » est déconseillé car plus les caractéristiques mécaniques des barres UGI®15-5 PH AIR à usiner sont élevées, plus l'usure de l'outil est importante (et donc plus la productivité d'usinage est faible). En condition A, des essais de dégrossissage (ap =1,5 mm; f =0,25 mm/tour) réalisés sur des barres étirées ont montré que la vitesse de coupe permet d'avoir une usure en dépouille de 0,15 mm en 15 min de coupe effective avec un CCGT STELLRAM SP4019 outil 09T308E-62 est de ~ 145 m/min alors que celui d'un UGIMA®4542 (17-4 PH à usinabilité améliorée) est de ~ 160 m/min. Selon l'opération d'usinage, la productivité d'usinage de l'UGI®15-5 PH AIR s'avère de 10 à 30% inférieure à celle de l'UGIMA® 4542.
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Traitement thermique |
Les traitements thermiques réalisés sur UGI®15-5PH AIR sont composés de deux étapes :
Austénitisation :Le recuit de mise en solution s'effectue vers 1030-1050°C, et est interrompu par une trempe à l'huile ou alternativement par un refroidissement à l'air pour les pièces de petite section. Dans cette condition (appelée condition A) la dureté est intermédiaire car le durcissement par précipitation du Cu n'est pas efficace. Ainsi, la condition A est souvent choisie pour effectuer des opérations d'usinage ou de formage à froid. Dans ce cas, nous recommandons d'effectuer un traitement de détente à 300°C pendant 1 heure après austénitisation, afin de stabiliser le matériau et d'éviter les problèmes de quench-cracking.
Vieillissement :Les traitements de vieillissement sont effectués après la mise en solution pour faire précipiter les phases riches en Cu et ajuster les propriétés mécaniques. Après vieillissement, le matériau se trouve à l'état de solution et de vieillissement, également appelé état H. Les traitements de vieillissement peuvent être effectués entre 480°C (condition H900) et 620°C (condition H1150). La condition H900 correspond au pic de durcissement, pour lequel les précipités de Cu induisent un maximum de dureté. Pour une température plus élevée, la dureté/résistance diminue lorsque la température de vieillissement augmente, en raison de la croissance des précipités. Au-delà de 580°C de l'austénite inversée se forme lors du vieillissement ce qui se traduit par une augmentation de la ténacité mais une baisse de la résistance. La condition H1025 est souvent choisie par les clients car elle conduit à un compromis optimal entre résistance et ténacité.
Adoucissement :La plus faible résistance ou dureté est obtenue après le cycle thermique H1150M, consistant en une mise en solution suivie d'un revenu à 760°C pendant 2 heures et d'un vieillissement à 620°C pendant 4 heures. Après ce cycle de traitement thermique, les propriétés mécaniques sont UTS =780 MPa, YS =710 MPa, HRC <32 HRC, ce qui est significativement inférieur à la condition A.
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Formage à chaud | UGI®15-5 PH AIR est adapté au forgeage. Le réchauffage doit être effectué à une température comprise entre 1150 et 1200°C, le forgeage entre 1200°C et 950°C. Le refroidissement après forgeage doit être effectué à l'air ou à l'huile. Les pièces ainsi obtenues doivent subir un traitement thermique (recuit de mise en solution et éventuel vieillissement, voir section précédente)
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Autre | Contrôle magnétoscopique et macrographie
UGI®15-5 PH AIR est conforme à l'AMS 2300 :Classe Fréquence/Sévérité 0/0 La macrostructure de l'UGI®15-5PH AIR est conforme à l'AMS 5659 :les classes 1 à 4 sont généralement citées en sévérité A selon la norme ASTM A604. Produits disponibles :
Autres produits :contacter le fournisseur
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Traitement de surface | Procédure de décapage :L'UGI®15-5 PH AIR est décapé de la même manière que l'acier 630.
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Soudage |
UGI®15-5 PH AIR peut être soudé sans préchauffage, en utilisant la plupart des techniques de soudage :GMAW ou GTAW (avec ou sans fil d'apport), LASER, soudage par résistance ou par faisceau d'électrons, etc. Si les caractéristiques mécaniques de la zone de soudure doivent être au même niveau que celui du métal de base, aucun métal d'apport ou métal d'apport homogène (type AWS E/ER 630) ne doit être utilisé et un traitement thermique post-soudage de durcissement par précipitation (voir les différents traitements thermiques PH page 4 ) doit être effectué sur la soudure. Si les caractéristiques mécaniques de la zone soudée ne doivent pas être au même niveau que celles du métal de base, un métal d'apport tel que ER308LSi (19 9 L Si) peut être utilisé. Si aucun traitement thermique de durcissement par précipitation n'est effectué après soudage, un traitement thermique de détensionnement à 250/300°C pourrait être utile pour augmenter la ténacité des ZAT et éviter tout risque de fissuration à froid du fait de leurs microstructures martensitiques brutes de soudage. Par ailleurs, il convient de rappeler que la conception des soudures doit tenir compte des précautions requises pour tous les aciers forts à forte limite d'élasticité :éviter les découpes et les changements brusques de section. Pour GMAW, nous recommandons l'utilisation d'un gaz protecteur composé de Ar+1%CO₂ ou 1-2%O₂ ; pour GMAW comme pour GTAW, les gaz contenant H₂ et N₂ doivent être évités.
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Métal