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métallographiques

Nomenclature

La série AISI 4xx désigne les aciers inoxydables ferritique et martensitique. Le AISI 440 est donc un acier inoxydable martensitique comportant trois variantes de teneur en carbone, soit 440A, 400B et 440C. L’acier AISI 440C est la variante ayant la teneur la plus élevée en carbone (0,95 %), ce qui permet d’atteindre une dureté supérieure après traitement thermique. Cet acier répond à la norme ASTM A580 selon certains états métallurgiques. Les autres dénominations de cet alliage sont EN 10088-3, X105CrMo17, 1.4125 et JIS-G4303.

Méthode d’élaboration

La barre a été soumise à un recuit de sphéroïdisation, puis à un « pelage » mécanique de surface (bar peeling) pour obtenir un fini de surface brillant et exempt de tout défaut de fabrication. Un cycle de trempe martensitique a ensuite été réalisé au département de métallurgie selon les étapes suivantes :

1. Montée jusqu’à une température d’austénitisation de 1040 °C;
2. Maintien à cette température pendant 4 heures;
3. Refroidissement à l’air soufflé jusqu’à une température de 65 °C;
4. Montée en température à 315 °C (revenu);
5. Maintien à cette température pendant 1 heure et refroidissement à l’air calme.

L’essai de traction a révélé une rupture qui s’est produite avant l’atteinte de la résistance maximale anticipée.

État métallurgique

L’état « trempé et revenu » est généralement un état terminal pour une application utilisant l’acier AISI 440C. En effet, la trempe martensitique induit des contraintes mécaniques rendant l’alliage fragile. Le revenu de détente vient éliminer ces contraintes internes.

Remarques sur la composition chimique

L’AISI 440C est la variante qui contient la teneur la plus élevée en carbone, soit entre 0,95 % et 1,20 %. Pour pallier la perte de chrome causée par la formation de carbures, inévitable avec cette quantité de carbone, l’alliage contient davantage de chrome (16-18 %) que les autres nuances d’aciers inoxydables martensitiques. Le molybdène (≈ 0,75 %) est ajouté précisément pour augmenter la résistance à la corrosion en milieu salin.

Remarques sur la microstructure

Avec l’attaque au Fry modifié (50 secondes), les îlots blancs constitués de carbures de chrome ne s’apparentent plus à la matrice, ils sont bien distincts. Les petits sphéroïdes (avec un centre blanc) sont principalement des carbures de chrome. L’arrière-plan (derrière les petits carbures) est la matrice constituée de martensite.

Remarques sur les propriétés mécaniques

De façon générale, l’acier AISI 440C est austénitisé aux environs de 1040 °C et trempé à l’air ou à l’huile pour développer ses propriétés mécaniques maximales. La trempe de cet alliage est généralement suivie d’un revenu entre 150 °C et 427 °C, ce qui abaisse la dureté à environ 59 HRC (revenu de détente à 150 °C) et à 56 HRC (revenu d’adoucissement à 427 °C).

L’essai de traction sur une éprouvette « brute de trempe à l’air » (fiche Ac-23) a révélé des propriétés mécaniques qui ne sont pas cohérentes avec le dureté mesurée (60 HRC). Les contraintes internes qui résultent de la trempe sont la principale cause de rupture prématurée, ce qui illustre combien le traitement thermique ultérieur est nécessaire. Le traitement appliqué ici est un revenu de détente à 315 °C, pour que les contraintes internes diminuent. La dureté s’est abaissée à 56 HRC à la suite de ce revenu.

Une certification du manufacturier indique que, pour cet échantillon de AISI 440C, après austénitisation à 1025 °C et trempe à l’air ambiant, la dureté atteindrait 61 HRC (par rapport au minimum de la norme à 58 HRC) sur une profondeur de 12,5 mm.

Préparation métallographique

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

Fiches d’alliages associés

• Ac-23 Acier inoxydable AISI 440C Trempé
• Ac-31 Acier inoxydable AISI 440C Sphéroïdisé

Applications possibles

Cet acier inoxydable martensitique est utilisé pour des applications nécessitant une dureté élevée ou une sollicitation élevée en compression, une capacité à conserver le tranchant et une facilité d’affûtage.

La résistance à la corrosion atmosphérique (humidité) est bonne (souvent comparable à celle du AISI 304), mais des tests de validation sont recommandés pour des utilisations en atmosphère marine (NaCl) et en contact avec différents acides (nitrique, sulfurique, phosphorique, acétique, etc.) ou des bases (soude caustique).

Le soudage devrait être évité, mais s’il est nécessaire, des précautions doivent être prises par rapport au préchauffage (260 °C), au choix d’électrode (même composition chimique) et au traitement thermique postérieur (recuit complet).

Applications typiques : roulements (bagues et billes), valves et composants de valves, bagues (bushing), instruments chirurgicaux, ciseaux, lames de couteaux de haute qualité.

Provenance/Fabrication

L’acier de la barre de 0,75 pouce de diamètre a été produit par Acciaierie Valbruna, Italie, et manufacturé par Valbruna Stainless, Indiana, États-Unis.

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