UGI® 4542 : Acier inoxydable martensitique PH à haute résistance et ténacité, résistance à la corrosion supérieure

L'UGI® 4542 est un acier inoxydable martensitique à durcissement par précipitation (PH) conçu pour les pièces exigeant une combinaison de haute résistance mécanique, de ténacité élevée et de bonne résistance à la corrosion.

Caractéristiques principales

Cet acier inoxydable se distingue par sa résistance à la corrosion excellente, comparable à celle des aciers austénitiques de type 1.4301/1.4307 (304/304L), tout en offrant une large gamme de propriétés mécaniques après traitement thermique.

Selon son état métallurgique, il peut atteindre de hauts niveaux de résistance à la traction tout en restant adapté aux applications requérant une forte résistance aux chocs.

La microstructure est martensitique avec quelques cordons de ferrite. Selon l'état métallurgique, de l'austénite résiduelle et des précipités de cuivre peuvent être présents.

L'UGI® 4542 est un grade ferromagnétique dont les propriétés varient selon son état métallurgique et donc selon le traitement thermique appliqué.

Propriétés

Général

Propriété	Valeur
Densité	7,86 g/cm³

Mécaniques

Propriété	Température	Valeur	Commentaire
Énergie de rupture Charpy (entaille en V)	—	40,0 – 41,0 J	min., ASTM A564, EN 10088-3
Module d'élasticité	—	197 GPa	—
Allongement	—	16 %	min., ASTM A564, EN 10088-3
Limite d'endurance 10⁷ cycles	20 °C	620 MPa	pour état +P930
Limite d'endurance 10⁷ cycles	300 °C	530 MPa	pour état +P930
Limite d'endurance 10⁸ cycles	30 °C	620 MPa	pour état +P930
Limite d'endurance 10⁸ cycles	300 °C	450 MPa	pour état +P930
Dureté Brinell	—	277	min., ASTM A564
Dureté Rockwell C	—	28 HRC	min., ASTM A564
Réduction de surface	—	50,0 %	min., ASTM A564
Résistance à la traction	—	930 – 1100 MPa	min., ASTM A564, EN 10088-3

Électriques

Propriété	Valeur
Résistivité électrique	7,7 × 10⁻⁸ Ω·m

Magnétiques

Propriété	Valeur	Commentaire
Force coercitive	3420 A/m	—
Perméabilité magnétique relative	38	à 200 Oe et 100 Oe respectivement
Perméabilité magnétique relative	59	à 200 Oe et 100 Oe respectivement

Composition chimique (en % masse)

Élément	Valeur	Commentaire
Carbone	0,06	max.
Chrome	15,0 – 16,5	—
Cuivre	3,0 – 4,0	—
Manganèse	1,0	max.
Molybdène	0,5	max.
Nickel	4,0 – 5,0	—
Niobium	0,45	max., min : 5×C
Phosphore	0,03	max.
Silicium	0,60	max.
Soufre	0,03	max.

Propriétés technologiques

Domaines d'application

• Nautisme de plaisance (arbres d'hélice, accessoires)
• Industrie agroalimentaire (équipements de manutention et de transfert)
• Production d'énergie (centrales nucléaires)
• Construction et industrie automobile

Résistance à la corrosion

L'UGI® 4542 offre une excellente résistance à la corrosion, similaire à celle des aciers austénitiques 18 Cr-8 Ni dans la plupart des environnements corrosifs. Sa structure le rend insensible à la corrosion intergranulaire et très résistant à la corrosion sous contrainte ainsi qu'à la corrosion-fatigue. On notera également une excellente résistance à l'érosion-corrosion grâce à l'association de propriétés mécaniques élevées et de résistance à la corrosion.

Lorsque des assemblages d'acier inoxydable et de matériaux moins nobles (aluminium, acier doux) sont utilisés en milieu atmosphérique, il n'y a pas de risque de corrosion galvanique, l'absence d'électrolyte environnemental empêchant ce phénomène de se développer. Dans les cas « critiques » comme les applications nautiques (immersion courte d'assemblages inox/aluminium, zones de rétention de liquides), l'isolation des assemblages par un joint silicone inerte donne de bons résultats de protection.

Traitement de décontamination recommandé

• Un volume d'acide nitrique à 52 % (36° Baumé)
• Un volume d'eau
• Température ambiante
• Durée courte
• Rinçage soigneux après traitement

Comportement dans divers environnements

Environnement	Comportement
Acide nitrique	Bon
Acide phosphorique	Utilisation restreinte
Acide sulfurique	Utilisation restreinte
Acide acétique	Moyen
Carbonate de sodium	Moyen
NaCl (brouillard salin)	Bon
Humidité	Excellent
Eau de mer	Utilisation restreinte
Pétrole/gaz	Utilisation restreinte

Traitement thermique

Conforme aux normes ASTM A564/A564M et EN 10088-3.

Après recuit entre 1030 °C et 1050 °C, l'UGI® 4542 présente une structure martensitique tendre avec une dureté d'environ 35 HRC. Après recuit, si le métal doit être utilisé dans cet état, on recommande un traitement de dilatation d'une à deux heures à 250/300 °C, sans effet significatif sur les propriétés mécaniques.

Cet acier à durcissement par précipitation peut être durci, après recuit, par un traitement de revenu à température moyenne. La dureté maximale, d'environ 42 HRC (résistance aux chocs de 3 daJ/cm²), est obtenue par revenu vers 480 °C (pendant une heure).

Adoucissement : par revenu à 550–760 °C selon les instructions des normes applicables. Pour redurcir le métal après cet adoucissement, il faut le recuire à nouveau avant d'effectuer le traitement de revenu à température moyenne.

Les barres recuites conviennent au revenu à température moyenne effectué sur pièces. Les pièces provenant de barres adoucies doivent, pour être durcies, subir à nouveau une opération de recuit, puis le traitement de revenu à température moyenne.

Formage à chaud

L'UGI® 4542 est apte au forgeage. Le réchauffage s'effectue entre 1150 et 1200 °C, le forgeage entre 1200 °C et 950 °C. Refroidissement à l'air, à l'eau ou à l'huile. Les pièces ainsi obtenues peuvent être utilisées :

• Recuites (avec traitement de dilatation de 1 à 2 h à 250/300 °C), ou
• Durcies (avec recuit optionnel + revenu d'une heure à 480 °C), ou
• Adoucies (avec recuit optionnel + revenu défini par les normes selon le niveau de propriétés mécaniques souhaité).

Produits disponibles

Produit	Profil	Finition de surface	Tolérance	Dimensions (mm)
Barre	Rond	Tourné lisse	k12 – k13	22 – 115
		Ebarbé et poli	h11 – h10 – h9	22 – 115
		Rectifié sans centre	h9 – h8 – h7	5 – 115
		Étiré à froid	h9	5 – 21

Soudage

L'UGI® 4542 peut être soudé, sans préchauffage, selon les procédés MIG et TIG, avec ou sans métal d'apport, ou par laser, résistance ou faisceau d'électrons.

Les cordons de soudure, qu'ils soient réalisés avec ou sans métal d'apport, ont une structure recuite et doivent de préférence subir un traitement de dilatation (1 à 2 h à 250/300 °C) ou un traitement de durcissement ou d'adoucissement (voir ci-dessus).

Pour les soudures sans métal d'apport ou avec un métal d'apport homogène, les propriétés mécaniques du joint peuvent être identiques à celles du métal de base.

Il convient de rappeler que la conception des soudures doit tenir compte des précautions requises pour tous les aciers à haute limite d'élasticité : éviter les encoches et les changements brusques de section.

Soudage avec métal d'apport : Pour le soudage MIG, on recommande un gaz de protection Ar + 1 % CO₂ ou 1–2 % O₂ ; les gaz contenant H₂ et N₂ sont à éviter. Le fil fourche utilisé comme métal d'apport peut être ER308LSi (1.4316) ou un métal d'apport homogène appelé 630 (17-4PH).