Les aciers pour trempe superficielle

Pour être conforme au vocabulaire normalisé, le titre aurait dû être : les aciers pour durcissement par trempe après chauffage superficiel au chalumeau ou par induction. Ces aciers étaient définis dans l’ancienne normalisation française par la norme NFA 35-563 « Aciers spéciaux aptes aux traitements thermiques pour trempe après chauffage superficiel » qui se rattachait à la norme plus générale NF A 35-552 « Aciers de construction non alliés et alliés spéciaux pour traitement thermique ». En complément à cette dernière, la norme NF A 35-563 précisait les particularités de la définition des aciers pour trempe superficielle en ce qui concernait la teneur en phosphore (£ 0,025 %), la grosseur du grain austénitique (5 £ indice G £ 8) et la dureté minimale de la couche trempée. Cette norme fixait aussi la liste des nuances aptes à subir une trempe après chauffage superficiel. Cette liste incluait des aciers non alliés ou alliés au bore ainsi que des aciers alliés des familles M6, C2, C4, CD4 et CV4 à savoir :
• Aciers non alliés : XC 38, XC 42, XC 48, XC 55 et 40M6.
• Aciers au Bore : 38 B 3, 38 MB 5 et 38 CB 5.
• Aciers au Chrome : 38 C 2, 42 C 2, 38 C 4 et 42 C 4.
• Aciers aux Chrome et Molybdène : 38 CD 4 et 42 CD 4.
• Aciers aux Chrome et Vanadium : 50 Cv 4.

Dans le cadre de la normalisation européenne les aciers pour durcissement par trempe après chauffage superficiel au chalumeau ou par induction sont maintenant inclus dans la dernière version de la norme NF EN 10083 mais cette dernière décrivant l’ensemble des aciers pour trempe et revenu, il est nécessaire, pour identifier les aciers qui nous intéressent ici, de se référer aux tableaux des garanties de dureté de la couche trempée qui permettent de dresser l’inventaire des nuances concernées, à savoir :
• Aciers non alliés : C35, C45, C50 et C55.
• Aciers au Chrome : 46Cr2, 37Cr4, 41Cr4.
• Aciers aux Chrome et Molybdène : 42CrMo4 et 50CrMo4.

Ces aciers sont pris en compte sous les appellations « Aciers non alliés à trempe par induction ou au chalumeau » dans la partie 2 et « Aciers alliés à trempe par induction ou au chalumeau » dans la partie 3. Ils sont définis comme des aciers pour trempe et revenu classique c’est-à-dire que sont précisés leur composition chimique à la coulée, leur trempabilité (données Jominy), leurs propriétés mécaniques à l’état trempé et revenu, leurs propriétés mécaniques à l’état normalisé (pour les aciers non alliés) et leurs états de livraison (états structural et de surface).

Les aciers non alliés à trempe par induction ou au chalumeau
Le tableau 1 donne les compositions chimiques de ces nuances (les 4 nuances se dédoublent suivant leur teneur en soufre. Suffixe E pour une plus grande pureté, suffixe R pour une usinabilité plus régulière).
Le tableau 2 rassemble des données relatives à la trempabilité des aciers considérés vue à travers les résultats des essais Jominy. Les tableaux 3 et 4 décrivent les valeurs garanties des caractéristiques mécaniques des aciers non alliés pour trempe au chalumeau ou par induction dans les conditions fixées par la norme NF EN 10083 dans sa partie 1 et ceci à l’état trempé et revenu (tableau 3) ou normalisé (tableau 4).
Le tableau 5 rappelle les garanties relatives à la dureté minimale des zones superficielles des aciers pour trempe au chalumeau ou par induction après trempe superficielle et détente de 1 heure entre 150 et 180°C.

Les aciers alliés à trempe par induction ou au chalumeau
Le tableau 6 donne les compositions chimiques de ces nuances (certaines d’entre elles se dédoublent suivant leur teneur en soufre ; sans suffixe pour une plus grande pureté, suffixe S pour une usinabilité plus régulière). Le tableau 7 rassemble des données relatives à la trempabilité des aciers considérés, vue à travers les résultats des essais Jominy.
Le tableau 8 décrit les valeurs garanties des caractéristiques mécaniques des aciers alliés pour trempe au chalumeau ou par induction dans les conditions fixées par la norme NF EN 10083 dans sa partie 1 et ceci à l’état trempé et revenu.
Le tableau 9 rappelle les garanties relatives à la dureté minimale des zones superficielles des aciers pour trempe au chalumeau ou par induction après trempe superficielle et détente de 1 heure entre 150 et 180°C.

Commentaires
Spécificités des nuances
En ce qui concerne les spécificités retenues par la norme NF EN 10083 pour les aciers pour trempe au chalumeau ou par induction on peut noter que la teneur en phosphore des aciers non alliés est fixée à 0,030 % (contre 0,025 % dans l’ancienne norme) mais celle des aciers alliés est toujours limitée à 0,025 %. Les aciers doivent présenter une grosseur de grain d’austénite d’indice au moins égal à 5 (contre 5 £ G £ 8 avec l’ancienne norme). Les duretés minimales des zones superficielles sont, à teneurs en carbone comparables, inférieures de 1 à 3 HRC à celles indiquées par la norme NF A 35-563 mais le fait qu’elles soient vérifiées non seulement après trempe superficielle mais aussi détente de 1 heure entre 150 et 180°C peut expliquer cet écart. Par ailleurs, la nouvelle normalisation ne reprend pas en compte le sur-durcissement de 2 HRC (indiqué par l’ancienne norme) dû au chauffage par induction.

Evolutions des teneurs en carbone
Compte tenu de l’importance que prend la teneur en carbone en trempe superficielle il est intéressant, pour aider au choix de l’acier, de prendre en compte les évolutions de ce paramètre des différentes nuances décrites par l’ancienne et la nouvelle normalisation. Les tableaux 10 et 11 proposent des comparaisons sur ce point.

Remarques
Au moment où cet article a été rédigé, la norme NF A 35-563 n’était pas abrogée et cependant elle n’était pas utilisable puisqu’elle fait référence à la norme NF A 35-552 qui, elle, a été annulée en juillet 1991.