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métallographiques

Nomenclature

La désignation « 8620 » signifie un acier faiblement allié de série 8xxx à 0,20 % de carbone et dont les trois éléments d’alliage principaux sont le nickel, le chrome et le molybdène, mais en teneurs inférieures à la série 4xxx. Les deux derniers chiffres, « 20 », indiquent la proportion nominale de carbone à être divisée par 100 : 0,2 % C.

Méthode d’élaboration

Le traitement thermique de type « recuit de normalisation » a été réalisé avec un four à résistances électriques, sans protection gazeuse, à partir d’un échantillon de 8620 fini à froid. La rampe de montée est de 400 °C/h, et un plateau de maintien de 900 °C est appliqué pendant 1 heure. L’échantillon est par la suite sorti du four et refroidi à l’air calme jusqu’à 20 °C.

État métallurgique

L’état métallurgique normalisé est un état de livraison commun du produit. La normalisation implique un refroidissement à l’air calme dès la sortie de l’échantillon qui se trouve à la température d’austénitisation. Ainsi, la normalisation produit une structure perlitique plus fine et plus abondante (le point eutectoïde se déplace vers la gauche). Cela augmente la résistance mécanique, élimine la zone de transition (bandes de Lüders) entre la fin de la déformation élastique et le début de la déformation plastique tout en maintenant un allongement à la rupture élevé.

Remarques sur la composition chimique

Le silicium (0,26 %) est présent du fait du mode d’élaboration de l’acier. Le manganèse (0,86 %) provient du mode d’élaboration 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).

Le nickel (0,49 %), le chrome (0,48 %) et le molybdène (0,18 %) permettront d’augmenter les propriétés mécaniques d’environ 15 % par un recuit de normalisation et de les doubler lors de l’application d’un cycle de trempe suivi d’un revenu.

Le AISI 8620 est particulièrement apte à la cémentation ou à la nitruration de surface suivie d’une trempe (à l’huile).

Remarques sur la microstructure

Les éléments d’alliages présents tels que le nickel, le chrome et le molybdène déplacent le point eutectoïde vers la gauche à 0,61 % C (au lieu de 0,77 % C) et modifient la température de transformation eutectoïde à 726 °C.

Le taux de carbone à 0,22 % et le refroidissement à l’air à partir de la zone d’austénitisation va préférablement créer de la perlite fine dans une proportion d’environ 40 % et de la ferrite dans une proportion d’environ 60 %. La taille moyenne des grains (ferrite et perlite) est environ de 13 µm, ce qui correspond à une taille de grain, selon l’ASTM, de « G » = 9,5.

Certains précipités de MnS sont facilement visibles sans attaque chimique.

Remarques sur les propriétés mécaniques

La conséquence du traitement de normalisation est l’obtention d’une pièce possédant une ductilité élevée avec un allongement à la rupture de 26 % et une résistance à la traction de 610 MPa. La limite élastique de l’ordre de 350 MPa la rend apte à la mise en forme à froid (pliage, cintrage, tréfilage, laminage). La teneur en carbone de 0,22 % rend cet alliage particulièrement apte au soudage de même qu’à l’augmentation des propriétés de surface par cémentation ou nitruration. L’usinabilité à l’état normalisé est bonne, avec un indice entre 65 et 70 % par rapport au B1112.

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-08 Acier AISI 8620 Recuit complet

Applications possibles

Cet alliage AISI 8620 est souvent modifié à l’aide d’un traitement de surface de type « cémentation », soit par l’augmentation du taux de carbone en surface ou par la nitruration, qui forme des nitrures très durs en surface. À la suite de ces procédés, la dureté obtenue est très élevée, de l’ordre de 62 HRC en surface, et la ténacité est maintenue au centre de la pièce (petite et moyenne sections).

Il peut également être utilisé (non cémenté) comme un acier trempé et revenu avec une résistance en traction supérieure à 1000 MPa tout en conservant une ténacité raisonnable*.

* Charpy > 47 joules à -18 °C, après trempe et revenu à 425 °C.

Applications typiques : arbres, paliers, manchons, arbres de came, goupilles, arbres cannelés (arbres usinés avec engrenage).

À l’état cémenté ou carbonitruré : crémaillères, arbres, vis sans fin, vilebrequins de moteur, chaînes, boulons pour usage intensif, outils à main.

Provenance/Fabrication

Achat chez un fournisseur américain, manufacturier non retracé.

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