Qu'est-ce que l'acier 4130 ?
Acier fournit la résistance nécessaire pour chaque ville, train, voiture et avion sur Terre, et ce, pour une bonne raison. Ce métal combine à la fois le fer et le carbone pour créer une somme meilleure que ses parties, et il domine actuellement le marché des métaux grâce à ses propriétés polyvalentes. Il est si utile que l'Institut Américain du Fer et de l'Acier (AISI) et la Société des Ingénieurs de l'Automobile (SAE) ont défini de nombreux grades d'aciers conçus pour des usages spécifiques, qui sont désignés par des identifiants à 3 à 5 chiffres. L'acier 4130 est un acier allié couramment utilisé pour de nombreux projets, et cet article examinera brièvement ses propriétés. En décrivant sa composition, ses forces et ses usages, cet article peut aider les lecteurs à décider si l'acier 4130 correspond à leur tâche spécifique. Nous explorerons d'abord ses propriétés physiques, puis ses propriétés mécaniques, et enfin ses applications, pour montrer où cet acier excelle.
Propriétés Physiques de l'acier 4130
acier 4130 porte son nom selon des règles spécifiques définies par l'AISI et la SAE. Le premier chiffre de la désignation de l'alliage indique la classe de l'acier, y compris son ou ses principaux composants d'alliage. Le deuxième chiffre représente le pourcentage relatif de cet élément d'alliage et/ou d'autres éléments secondaires importants. Les deux derniers chiffres indiquent la concentration en carbone en incréments de 0,01%. En connaissant ces règles, l'acier 4130 fait donc partie des séries 4xxx et 41xx (les aciers au chrome-molybdène) avec environ 1% de molybdène/chrome en masse, avec un carbone inclus de 0,30%. Pour en savoir plus sur les différences entre les aciers, n'hésitez pas à consulter notre article sur les types d'aciers.
Voici une répartition chimique exacte de l'acier 4130, avec tolérances :
0,28 – 0,33% de carbone
0,8 – 1,1% de chrome
0,7 – 0,9% de manganèse
0,15 – 0,25% de molybdène
≤ 0,035% de phosphore
0,15 – 0,35% de silicium
≤ 0,04% de soufre
acier 4130 est un acier allié au chrome-molybdène et considéré comme un acier à faible teneur en carbone. Il a une densité de 7,85 g/cm3 (0,284 lb/in3) et bénéficie d'une trempe thermique. C'est un acier exceptionnel pour la soudure, pouvant être soudé selon toutes les méthodes commerciales, et il se travaille facilement en condition normalisée/temprée. L'acier 4130 se travaille aisément à froid, à chaud, et peut être forgé, mais ne peut pas être vieillie. Il possède une excellente ductilité lorsqu'il est anneali et est un alliage à durcissement par trempe. L'acier 4130 fonctionne le mieux comme acier structurel, et on le trouve le plus souvent sous forme de tube rond ou de barre dans des applications structurelles pour l'aéronautique et la construction.
Propriétés mécaniques
Le tableau 1, ci-dessous, fournit quelques propriétés mécaniques importantes de l'acier 4130. Cette section détaillera chacune de ces valeurs et montrera comment elles se rapportent aux applications les plus courantes de l'acier 4130.
Tableau 1 : Résumé des propriétés mécaniques de l'acier 4130.
Propriétés mécaniques
Métrique
Anglais
Module d'élasticité
205 GPa
29700 ksi
Résistance à la traction ultime
670 MPa
97200 psi
Limite d'élasticité à la traction
435 MPa
63100 psi
Dureté Rockwell B
92
92
Allongement à la rupture
25.5%
25.5%
Le module d'élasticité est une mesure de l'élasticité d'un matériau, ainsi que de sa résistance à la déformation élastique. C'est une valeur mécanique courante souvent utilisée pour montrer la rigidité d'un matériau et est particulièrement utile lors de la comparaison de métaux d'ingénierie. Type acier 4130 a un module d'élasticité de 205 GPa (29700 ksi), ce qui est supérieur à celui de certains aciers à ressort à haute résistance tels que l'acier 9260 (lire plus dans notre article sur l'acier 9260). Cela signifie que l'acier 4130 ne se plie pas facilement et peut supporter de grandes contraintes tout en retrouvant sa forme initiale. C'est une excellente caractéristique pour l'acier de construction, car son objectif principal est de rester rigide en place.
Les résistances à la traction ultime et à la limite d'élasticité fournissent la contrainte maximale qu'un matériau peut supporter avant que des changements permanents de géométrie ne se produisent. La contrainte de limite d'élasticité décrit le début de la déformation permanente (ou plastique), et la résistance ultime est la valeur de contrainte avant la fracture. Les deux sont des mesures importantes pour les concepteurs, mais la résistance à la traction à la limite d'élasticité est une composante vitale dans les applications structurelles où cette valeur ne peut jamais être dépassée. La résistance à la traction à la limite d'élasticité de l'acier 4130 est de 435 MPa (63100 psi), ce qui est étonnamment faible comparé à d'autres aciers. Cela ne signifie pas que l'acier 4130 est faible ; en fait, il dépasse largement la plupart des alliages d'aluminium.
La dureté est un paramètre qualitatif et comparatif qui décrit la réponse d'un matériau à une déformation locale de surface. Il existe de nombreuses échelles de dureté qui dépendent des machines d'essai de dureté standard ; pour la plupart des alliages, la machine d'indentation Rockwell est utilisée et chaque matériau est évalué selon l'échelle de dureté Rockwell. Il existe trois principales échelles (A, B, & C), où la valeur de dureté Rockwell B est indiquée dans le Tableau 1. À titre de référence, la dureté Rockwell B du cuivre, un métal relativement doux, est de 51. Type acier 4130 a une dureté Rockwell de 92, ce qui est élevé pour de l'acier et montre pourquoi ce matériau est si résistant. Une dureté élevée indique généralement une rigidité accrue, ce qui est une propriété idéale pour les matériaux en compression.
L'allongement à la rupture est une mesure de la capacité d'un matériau à résister à la déformation plastique avant son point de fracture. Il est déterminé en tirant un échantillon d'essai et en mesurant le rapport entre sa longueur initiale et sa longueur finale avant la fracture. L'allongement à la rupture est généralement utilisé pour montrer la flexibilité d'un matériau, et/ou sa capacité à résister à la déformation plastique. Ce paramètre est assez élevé dans l'acier 4130 (25,5%), ce qui montre la grande facilité de travail de cet acier allié.
Applications de l'acier 4130
Type acier 4130 est un métal exceptionnellement résistant, essentiel pour la fabrication, la soudure, la découpe et d'autres applications à haute contrainte dans l'industrie. Ses excellentes caractéristiques de traitement thermique confèrent une grande résistance, et combinées à sa grande facilité de travail et de machinage, permettent à l'acier 4130 d'être largement utilisé. Bien qu'il soit le plus souvent utilisé comme acier de construction, il existe d'autres applications notables, telles que :
Fabrication d'équipements pour roulements, pièces de véhicules et engrenages
Machines de concassage de roches
Produits de soudage par résistance
Forets et tarauds
Moulins et fraises
et plus encore.
acier 4130 est un matériau populaire, facilement sourcing, pour des projets de toutes sortes.
Si vous pensez que l'acier 4130 pourrait être utile dans vos conceptions, n'hésitez pas à contacter votre fournisseur et à lui demander s'il en a en stock.
Ils en auront très probablement beaucoup, et si ce n'est pas le cas, ils seront la meilleure source d'informations pour envisager des alternatives.
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