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métallographiques

Nomenclature

La désignation « 1045 » 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, « 45 », indiquent la proportion nominale de carbone à être divisée par 100 : 0,45 % 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 de l’échantillon de 1045 fini à froid (fiche Ac-03). 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 20 °C.

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 1045 qui contient 0,49 % 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 de phase fer-carbone, soit 35 % de ferrite et 65 % de perlite.

Remarques sur la composition chimique

Le silicium (0,22 %) est présent du fait du mode d’élaboration de l’acier. Le manganèse (0,85 %) provient du mode d’élaboration et est ajouté pour éviter la création de FeS (la formation de MnS, qui n’est pas nuisible, 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

Avec l’attaque au nital 2 %, les grains révélés en blanc sont constitués de ferrite proeutectoïde contenant 0,002 % C. Les proportions de ferrite et de perlite sont respectivement de 35 % et de 65 %, ce qui correspond aux proportions estimées par le diagramme de phase fer-carbone. Le diamètre des grains de ferrite est d’environ 8 µm (ASTM G = 11) alors que la taille moyenne des grains, selon l’ASTM, correspond à un « G » de 10, pour un diamètre moyen de 9,5 µm.

Dans un grain de perlite formé durant un refroidissement lent et contrôlé, les lamelles de cémentite (Fe₃C) sont plus espacées les unes des autres. La distance interlamellaire peut être appréciée à des grossissement de 500X et de 1000X. Certains précipités de MnS (grisâtres) sont aussi visibles.

L’air (donc l’oxygène) présent dans le four lors du traitement thermique a causé les deux phénomènes suivants (voir l’onglet Constituants) :

• de la calamine sur toute la surface de l’échantillon (oxydation du fer, environ 50 µm d’épaisseur);
• une décarburation en surface sur une profondeur d’environ 200 µm.

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’état de recuit complet appliqué sur un acier SAE 1045 est celui qui permet le plus haut taux de déformation plastique à froid. La limite élastique est basse, à 300 MPa, ce qui est explicable par une exagération de la croissance des grains dans le domaine austénitique (900 °C).

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-03 Acier SAE 1045 Fini à Froid
• Ac-04 Acier SAE 1045 Normalisé

Applications possibles

L’état recuit complet est l’état idéal pour effectuer une déformation plastique sur le produit semi-fini. À l’état normalisé, l’acier se caractérise par des propriétés mécaniques dans la médiane des aciers du point de vue de la ténacité, de l’usinabilité et de la soudabilité (avec précaution).

L’acier SAE 1045 est apte à la trempe à l’eau et à l’huile pour de faibles sections (< 0,5 po) et peut être durci superficiellement par induction ou à la flamme afin d’améliorer sa résistance à l’usure.

Applications typiques : acier d’usage général, pièces de machine variées tels essieux, broches, boulons, engrenages légèrement contraints, barres de torsion et pièces usinées de tous types.

Provenance/Fabrication

La barre de 1 pouce de diamètre a été fabriquée par NuCor, Georgie, États-Unis.

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