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métallographiques

Nomenclature

La désignation « 1018 » signifie un acier au carbone de série 1xxx dont les deux éléments d’alliage principaux sont le carbone et le manganèse. Les deux derniers chiffres, « 18 », indiquent la proportion de carbone à être divisée par 100 : 0,18 % C.

Méthode d’élaboration

Le traitement thermique de type « recuit complet » a été réalisé avec un four à résistances électriques, sans protection gazeuse, à partir d’un échantillon d’acier SAE 1018 fini à froid. La rampe de montée est de 400 °C/h jusqu’à la température de maintien dans le domaine austénitique de 900 °C (pendant 1 heure). L’échantillon est par la suite refroidi au four à un taux de 10 °C/h jusqu’à l’atteinte de 650 °C. Finalement, l’échantillon est sorti du four et refroidi à l’air calme jusqu’à l’atteinte de la température ambiante.

État métallurgique

Le recuit complet est caractérisé par un refroidissement très lent, et la transformation de phase suit étroitement le diagramme d’équilibre fer‑carbone. Ainsi, le recuit complet permet d’obtenir une quantité supérieure de ferrite et une perlite de taille plus grossière par rapport au recuit de normalisation.

Un acier 1018 qui contient 0,18 % de carbone comportera les proportions de perlite et de ferrite proeutectoïde calculées à l’aide de la règle des leviers inverses à partir du diagramme d’équilibre fer-carbone.

Remarques sur la composition chimique

Le silicium (0,27 %) est présent du fait du mode d’élaboration de l’acier. Le manganèse (0,82 %) provient du mode d’élaboration pour éviter la création de FeS (la formation de MnS est favorisée). La teneur plus élevée en manganèse augmente la résistance mécanique par solution solide de substitution. Le soufre et le phosphore sont maintenus sous 0,02 % pour éviter la création de précipités indésirables (FeS, Fe₃P).

Remarques sur la microstructure

Le taux de carbone à 0,18 % va contribuer à créer de la perlite en faible proportion, soit environ de 15 % à 20 %. Les grains en blanc sont de la ferrite (environ 80 % de la surface) contenant 0,002 % de carbone. Le diamètre des grains de ferrite est d’environ 19 µm (ASTM G = 8,5) alors que la taille moyenne des grains, selon l’ASTM, correspond à un « G » de 9,5, pour un diamètre moyen de 13 µm.

Dans un grain de perlite, les lamelles de cémentite (Fe₃C) sont plus éloignées les unes des autres, ce qui diminue la dureté de l’agrégat Fe₃C + ferrite (perlite) par rapport à la perlite plus fine retrouvée dans le même acier SAE 1018 normalisé.

Certains précipités de MnS (grisâtres) sont aussi visibles.

Remarques sur les propriétés mécaniques

La conséquence du traitement de recuit complet est l’obtention d’un acier SAE 1018 possédant une ductilité très élevée (38 %). La limite élastique est parmi les plus basses de tous les aciers alors que l’allongement à la rupture et la striction sont les propriétés mécaniques idéales pour une opération de mise en forme à froid (pliage, cintrage, tréfilage, laminage). La teneur en carbone de 0,18 % rend cet alliage particulièrement apte au soudage.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 320 grains (2 min.), 500 grains (2 min.);
2. Polissage avec particules diamantées : MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-DAC 3 µm (5 min.), MD-NAP 1 µm (2 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry (1 min.) (finition optionnelle).

Fiches d’alliages associés

• Ac-01 Acier SAE 1018 Fini à froid
• Ac-02 Acier SAE 1018 Normalisé

Applications possibles

L’alliage SAE-1018 est parmi les plus disponibles sur le marché, il est très polyvalent et possède une excellente soudabilité. La formabilité à froid du SAE-1018 à l’état recuit est élevée. Cette nuance peut être cémentée pour améliorer la résistance à l’usure.

Applications typiques : toutes formes d’arbres et de pièces de machines, assemblages divers (mécanosoudés). Si cémenté, cet alliage peut être utilisé pour des engrenages, des pignons ou des goupilles.

Provenance/Fabrication

La barre de 1 pouce de diamètre a été élaborée par Nucor Steel, Nebraska, États-Unis.

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