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métallographiques

Nomenclature

La série AISI 4xx désigne les aciers inoxydables ferritique et martensitique. Le AISI 416 est un acier inoxydable martensitique idéal pour le décolletage rapide (usinage), car il est resulfuré. L’acier AISI 416 est une variante de l’acier inoxydable martensitique de base AISI 410.

Méthode d’élaboration

La barre a été soumise à un recuit complet à 900 °C durant 4 heures, puis finie à froid par un passage à travers une matrice (cold drawn). Cet étirage à froid permet de livrer le produit sous forme de barre droite ayant des propriétés mécaniques supérieures, une usinabilité supérieure et des tolérances dimensionnelles et géométriques plus serrées.

État métallurgique

L’état fini à froid signifie qu’un écrouissage (étirage à froid à travers une filière) a été appliqué sur cet acier lors de la mise en forme de la barre pour augmenter ses propriétés mécaniques et améliorer la qualité de son fini de surface (< 25 RMS). Les tolérances dimensionnelles peuvent être plus serrées dans le cas d’un acier fini à froid.

Remarques sur la composition chimique

Les teneurs en manganèse et en soufre plus élevées de cet acier resulfuré forment du sulfure de manganèse (MnS), ce qui facilite la rupture des copeaux durant l’usinage. La teneur en carbone (0,12 %) rend l’alliage apte à la trempe et à l’obtention d’une microstructure martensitique.

Remarques sur la microstructure

Les sulfures de manganèse (MnS, grisâtres et ronds) sont visibles sans attaque chimique. L’attaque au Vilella (500X et 1000x) présente des particules de MnS (en gris) ainsi que des carbures de chrome qui ont précipité. La matrice est entièrement formée de grains ferritiques (peu révélés par cet attaquant). Le certificat d’aciérie indique une taille de grains, selon l’ASTM E112, de G = 6.

Remarques sur les propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques obtenues ne sont pas normées, car la condition livrée (fini à froid) n’est pas un état « normé » de cet acier inoxydable martensitique (les états normés sont recuit, revenu-doux, revenu-dur, selon l’ASTM A582).

L’usinabilité de cette nuance à l’état fini à froid est évaluée à 85 % par rapport au SAE 1212 (100 %). L’usinage peut être effectué à plus grande vitesse, ce qui maximise la durée de vie des outils de coupe. De même, le fini de surface obtenu sera de très faible rugosité.

Cet acier présente une fragilisation au revenu entre 400 °C et 550 °C, ce qui se traduit par des propriétés mécaniques qui diminuent, comme la résistance à l’impact (Charpy V notch) et la résistance à la corrosion.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 220 grains (2 min.), 320 grains (2 min.), 500 grains (1 min.), 800 grains (1 min.);
2. Polissage avec particules diamantées : MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-DAC 3 µm (6 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry ou OP-S Non-Dry (1 min.) (finition optionnelle).

Applications possibles

Cet acier est utilisé pour des pièces nécessitant une bonne résistance à la corrosion, une usinabilité supérieure (usinabilité équivalente à l’acier AISI 8620) et des propriétés mécaniques augmentées après un cycle de trempe et revenu. Il est conçu pour résister à l’oxydation en service continu jusqu’à 650 °C. Il est non recommandé d’utiliser les méthodes conventionnelles (sauf par friction-malaxage) pour souder cet acier inoxydable, en raison de la présence de soufre .

Applications typiques : éléments de soupapes, axes de moteurs, boulons, écrous, vis sans fin, engrenages, machines à laver.

Provenance/Fabrication

L’acier a été produit par Acciaierie Valbruna, Italie, et la barre de 1 pouce de diamètre a été manufacturée par Valbruna Stainless, Indiana, États-Unis.

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