Acier inoxydable 420 : propriétés, dureté et applications

Qu'est-ce que l'acier inoxydable 420 ?

L'acier inoxydable 420 est un acier inoxydable martensitique développé pour les applications qui nécessitent une dureté et une résistance à l'usure nettement supérieures à celles des aciers inoxydables austénitiques classiques tels que 304 ou 316.

Il est communément désigné :

UNS S42000

Le 420 contient environ 12 à 14 % de chrome et un niveau de carbone plus élevé que les aciers inoxydables austénitiques à usage général.

La combinaison du chrome et du carbone permet au matériau d'être :

Austénitisé → Trempé → Revenu

pour développer une dureté et une résistance mécanique élevées.

Contrairement au 304 ou au 316L, le 420 est magnétique et peut être durci de manière conventionnelle par traitement thermique.

Pourquoi les ingénieurs choisissent l'acier inoxydable 420

420 est généralement sélectionné lorsque l'application nécessite :

• Haute dureté

• Bonne résistance à l'usure

• Résistance au traitement thermique

• Capacité de meulage de précision

• Résistance modérée à la corrosion

• Comportement magnétique

• Meilleure résistance à la corrosion que les outils conventionnels non inoxydables ou les aciers au carbone

Il est particulièrement utile pour les composants mécaniques où la performance à l'usure est plus importante que la résistance maximale à la corrosion ou la soudabilité.

Acier inoxydable 420 en une phrase

Le 420 est un acier inoxydable martensitique traitable thermiquement utilisé pour les composants de haute dureté et résistants à l'usure qui peuvent être usinés avant le durcissement et finis par meuler après le traitement thermique.

Composition chimique et propriétés de l'acier inoxydable 420

Composition chimique

Les limites de composition représentatives de l'UNS S42000 sont indiquées ci-dessous.

Les exigences réelles en matière de composition dépendent des spécifications du produit applicables.

Rôle des principaux éléments d'alliage

Chrome
Offre une résistance à la corrosion de l'acier inoxydable et contribue à la trempabilité.

Carbone
Permet la formation d'une structure martensitique dure après trempe.

Une teneur en carbone plus élevée permet généralement d'obtenir une dureté plus élevée, mais peut réduire la ténacité et les performances de corrosion si les carbures consomment trop de chrome de la matrice.

Remarque importante sur le niveau de carbone

L'« acier inoxydable 420 » peut couvrir des matériaux avec différents niveaux de carbone en fonction des spécifications du produit et de la désignation régionale.

Cela signifie que :

• Dureté maximale réalisable

• Dureté

• Réponse au traitement thermique

• Résistance à l'usure

peut varier considérablement entre les produits vendus dans la famille 420 au sens large.

Pour les achats techniques contrôlés, la norme exacte et la composition chimique doivent être spécifiées plutôt que de se fier uniquement au nom de la qualité.

Propriétés mécaniques par état du matériau

Les propriétés mécaniques du 420 dépendent fortement de :

• Teneur en carbone

• Température d'austénitisation

• Méthode de trempe

• Température de trempe

• Taille des sections

• État du matériau

Une seule valeur de traction ou de dureté ne doit donc pas être considérée comme représentative de l’ensemble des matériaux 420.

État recuit

Le matériau recuit 420 est plus doux et plus facile à usiner que le matériau durci.

Les valeurs représentatives peuvent se situer approximativement dans :

Ces valeurs sont uniquement indicatives.

Les exigences exactes doivent être vérifiées par rapport aux spécifications du produit applicables.

État durci et revenu

Après durcissement et revenu, le 420 peut atteindre des résultats nettement supérieurs :

• Résistance à la traction

• Limite d'élasticité

• Dureté

• Résistance à l'usure

La dureté typique dépend fortement du niveau de carbone et des conditions de revenu.

Pour de nombreuses qualités commerciales 420, la dureté réalisable peut s'étendre à environ :

40 à 50 HRC

Les variantes à plus forte teneur en carbone au sein de la famille 420 plus large peuvent atteindre une dureté encore plus élevée.

Note d'ingénierie

La dureté doit toujours être spécifiée avec :

• Norme matérielle

• Condition de départ

• Procédure de traitement thermique

• Plage de dureté requise

Pour les composants d’usure de précision, en précisant uniquement :

Acier inoxydable 420

est souvent insuffisante.

Propriétés physiques typiques

Les propriétés physiques sont approximatives et varient en fonction de la température et de l'état du matériau.

Dilatation thermique inférieure à celle de l'acier inoxydable austénitique

Le 420 a généralement un coefficient de dilatation thermique inférieur à celui du 304 ou du 316L.

Cela peut être utile pour les composants mécaniques de précision, même si la distorsion due au traitement thermique doit toujours être considérée séparément.

Résistance à la corrosion et performance environnementale

420 offre une résistance modérée à la corrosion de l’acier inoxydable.

Sa résistance à la corrosion est généralement la plus forte lorsque le matériau est :

• Correctement durci

• Correctement tempéré

• Faire le ménage

• Poli ou finement fini

• Exempt de contamination par le fer

Cependant, le 420 n'offre pas la même marge de corrosion que le 304, le 316 ou le 316L.

Corrosion atmosphérique générale

420 peut bien fonctionner dans :

• Environnements intérieurs secs

• Environnements industriels doux

• Exposition atmosphérique propre

• Exposition légère à l’humidité

Il est couramment utilisé lorsque la dureté mécanique est plus importante que la résistance maximale à la corrosion.

Eau douce

Le 420 peut fonctionner de manière satisfaisante dans certaines applications d’eau douce.

L'adéquation dépend de :

Teneur en chlorure / Température / Finition de surface / Temps d'exposition / Géométrie des fissures

Pour un service humide continu avec des chlorures importants, un acier inoxydable austénitique ou duplex peut être plus approprié.

Résistance aux chlorures

Le 420 n’est pas un grade spécialisé résistant aux chlorures.

Les chlorures peuvent augmenter le risque de :

• Piqûres

• Corrosion caverneuse

• Coloration des surfaces

Pour:

Exposition côtière / Brouillard salin / Eau de mer / Fluides de traitement au chlorure

envisager 316L, 2205 ou 2507 selon la gravité de l'environnement.

Environnements marins et d'eau de mer

Le 420 ne doit pas être positionné comme un acier inoxydable de qualité marine.

L’exposition directe à l’eau de mer ne constitue généralement pas une application primaire appropriée.

Lorsqu'un composant à haute résistance doit également fonctionner dans l'eau de mer, le choix doit envisager des alternatives résistantes à la corrosion plutôt que de se fier uniquement à la dureté.

Résistance chimique

Le 420 offre une résistance à certains produits chimiques doux mais ne doit pas être positionné comme un acier inoxydable destiné au traitement chimique.

En cas d’exposition à des produits chimiques agressifs, pensez à :

316L / 904L / Acier inoxydable fortement allié

en fonction de l'environnement réel.

Effet du traitement thermique sur la résistance à la corrosion

Le traitement thermique influence les performances en matière de corrosion.

Un traitement thermique inapproprié peut entraîner la formation de carbures riches en chrome, réduisant ainsi le chrome disponible dans la matrice environnante.

Un durcissement et un revenu appropriés sont donc importants non seulement pour les propriétés mécaniques, mais également pour maintenir une résistance utile à la corrosion.

Adéquation environnementale

Caractéristiques techniques clés

Haute dureté

La dureté est l'une des propriétés déterminantes du 420.

Après un durcissement et un revenu appropriés, le 420 peut atteindre une dureté nettement supérieure à celle :

304/304L/316/316L

Cela le rend adapté pour :

Surfaces d'usure / Goupilles / Bagues / Composants de vanne / Composants de coupe / Matériel mécanique de précision

Bonne résistance à l'usure

Une dureté plus élevée améliore généralement la résistance à :

• Usure abrasive

• Usure glissante

• Déformation superficielle

• Dommages causés par les contacts mécaniques

La performance réelle à l’usure dépend toujours de :

Finition de surface / Lubrification / Pression de contact / Matériau de surface / Traitement thermique

Propriétés mécaniques pouvant être traitées thermiquement

420 peut être renforcé par un traitement thermique martensitique conventionnel.

Cela le distingue des nuances austénitiques telles que le 304 et le 316L.

Le solde immobilier final peut être ajusté par :

Température d'austénitisation/trempe/température de revenu

Comportement magnétique

420 est magnétique dans des conditions recuites et durcies.

Ceci est normal pour l’acier inoxydable martensitique.

Résistance modérée à la corrosion

Le 420 offre une résistance à la corrosion utile pour de nombreuses applications mécaniques, mais la résistance à la corrosion n'est pas la principale raison de choisir cette nuance.

Si les performances contre la corrosion dominent les exigences de conception, une autre famille d’acier inoxydable peut être plus appropriée.

Formabilité inférieure

Le 420 n'offre pas la ductilité du 304 ou du 316L.

Le formage doit généralement être terminé à l'état recuit avant le durcissement final.

Mauvaise soudabilité

La transformation martensitique et la teneur en carbone relativement élevée augmentent le risque de :

• Fissuration des soudures

• Dureté HAZ élevée

• Stress résiduel

• Ténacité réduite

Le soudage doit donc être évité lorsqu'un acier inoxydable plus soudable peut répondre aux exigences de conception.

Compatibilité de fabrication de l'acier inoxydable 420

Le 420 est bien adapté à l’usinage et au meulage lorsque la séquence de fabrication est planifiée autour d’un traitement thermique.

Usinage CNC

Compatibilité : ✅ Bon en état recuit

420 peut être :

Tourné / Fraisé / Percé / Fileté / Percé

avant durcissement définitif.

L'état recuit est normalement préféré pour un usinage approfondi.

Usinage après durcissement

La difficulté d'usinage augmente considérablement après le durcissement.

Une dureté élevée augmente :

• Force de coupe

• Usure des outils

• Génération de chaleur

• Risque de mauvaise durée de vie de l'outil

Après le traitement thermique final, la rectification est souvent préférée pour les dimensions critiques plutôt qu'un usinage conventionnel approfondi.

Séquence de fabrication recommandée

Une voie courante pour les composants de précision est :

Matériau recuit

↓

Usinage grossier

↓

Usinage semi-fini

↓

Trempe + Revenu

↓

Terminer le meulage

↓

Polissage / Passivation si nécessaire

Cette voie permet à la plupart des enlèvements de matière de se produire alors que l'alliage est encore usinable.

Forage et taraudage

Compatibilité : ✅ Bon avant durcissement

Le perçage et le taraudage doivent de préférence être terminés avant le durcissement final, si possible.

Le 420 durci peut fabriquer :

Petits trous/trous profonds/filetage interne

beaucoup plus difficile à produire.

Affûtage

Compatibilité : ✅ Excellente

Le meulage est particulièrement important pour le 420 durci.

Les applications typiques incluent :

• Diamètres d'arbre

• Surfaces d'appui

• Composants de vannes

• Surfaces d'usure

• Goupilles de précision

• Composants d'outillage

Une marge de broyage doit être prévue avant le traitement thermique.

Forgeage

Compatibilité : ✅

420 peut être forgé à chaud en utilisant un contrôle de température approprié.

Les composants forgés nécessitent normalement un refroidissement contrôlé et un recuit ou un traitement thermique ultérieur avant utilisation finale.

Formation

Compatibilité : ⚠ Limitée

Un formage simple peut être possible à l'état recuit.

420 n’est pas recommandé pour :

Emboutissage profond / Formage de feuilles complexes / Fabrication à haute ductilité

Soudage

Compatibilité : ⚠ Médiocre / Non préféré

Le soudage est techniquement possible mais nécessite un contrôle minutieux des procédures.

Lorsque le soudage ne peut être évité, les considérations peuvent inclure :

• Préchauffage

• Apport de chaleur contrôlé

• Sélection de charge appropriée

• Refroidissement lent

• Traitement thermique après soudage

Pour les assemblages nécessitant beaucoup de soudage, le 304L ou le 316L est généralement un matériau plus approprié.

État des matériaux et traitement thermique

Le traitement thermique est l’un des éléments les plus importants de la sélection de l’acier inoxydable 420.

Recuit

Le recuit est utilisé pour réduire la dureté et améliorer l’usinabilité.

La pratique typique de recuit peut impliquer un chauffage à environ :

840-900°C

suivi d'un refroidissement lent contrôlé.

Le traitement exact dépend de la taille du produit, du niveau de carbone et des spécifications applicables.

Austénitisation / Durcissement

Un cycle de durcissement typique implique un chauffage approximativement dans :

980-1050°C

pour former de l'austénite et dissoudre suffisamment de carbone et de chrome dans la solution.

Le composant est ensuite trempé à l'aide d'un fluide de refroidissement approprié.

Les méthodes possibles incluent :

• Trempe à l'huile

• Refroidissement par air pour des tailles de sections adaptées

• Trempe gazeuse contrôlée dans le traitement thermique sous vide

Les paramètres exacts du processus doivent suivre les spécifications de traitement thermique applicables.

Trempe

La trempe transforme la structure austénitique en martensite.

Cela produit une dureté élevée mais augmente également :

• Stress résiduel

• Fragilité

• Risque de distorsion

Un revenu est donc nécessaire après durcissement.

Trempe

La trempe ajuste l’équilibre final de :

Dureté/Résistance/Ténacité/Contrainte résiduelle

Des températures de revenu plus basses préservent généralement une dureté plus élevée.

Des températures de revenu plus élevées réduisent généralement la dureté tout en augmentant la ténacité.

Trempe de haute dureté

Lorsqu’une dureté et une résistance à l’usure maximales sont requises, des températures de revenu plus basses sont couramment utilisées.

La plage exacte doit être sélectionnée en fonction de :

Dureté/ténacité/taille de section/état de service requis

Plage de trempe intermédiaire

Certaines températures de revenu intermédiaires peuvent produire une combinaison défavorable de :

• Ténacité réduite

• Résistance à la corrosion réduite

• Sensibilité à la fragilisation par trempe

Pour cette raison, les températures génériques de traitement thermique ne doivent pas être sélectionnées sans référence aux spécifications de l’alliage applicable et aux exigences de propriétés finales.

Trempe à haute température

Le revenu à plus haute température réduit la dureté mais peut améliorer la ténacité.

Cela peut être utile pour :

• Choc mécanique

• Exigences de ténacité plus élevées

• Composants pour lesquels une dureté maximale n'est pas nécessaire

Distorsion due au traitement thermique

Le durcissement martensitique conventionnel implique une transformation de phase et une trempe.

Cela peut provoquer :

• Changement dimensionnel

• Déformation

• Stress résiduel

Les pièces de précision doivent donc inclure :

Allocation de traitement thermique/Allocation de meulage/Contrôle de la distorsion/Inspection finale

Traitement thermique 420 vs 17-4 PH

Le 420 et le 17-4 PH sont tous deux des aciers inoxydables traitables thermiquement, mais le mécanisme de renforcement est différent.

420

Austénitiser → Tremper → Revenu

Objectif principal :

Haute dureté + résistance à l'usure

17-4PH

Solution Traiter → Âge

Objectif principal :

Haute résistance + ténacité contrôlée + meilleure stabilité dimensionnelle

Cette distinction est importante lors du choix entre les deux grades.

Compatibilité des finitions de surface

L’état de la surface est particulièrement important pour le 420 car une surface lisse peut améliorer à la fois :

• Comportement au porter

• Performances anticorrosion

Meulage de précision

Compatibilité : ✅ Excellente

Le meulage de précision est l’une des méthodes de finition les plus importantes pour les composants 420 trempés.

Les applications typiques incluent :

Arbres / Goupilles / Pièces de vanne / Surfaces d'usure / Caractéristiques mécaniques de précision

Polissage mécanique

Compatibilité : ✅ Excellente

420 répond bien au polissage.

Une surface polie peut :

• Réduire la rugosité de la surface

• Améliorer l'apparence

• Réduire les sites d’initiation de la corrosion

• Améliorer le comportement des contacts

Passivation

Compatibilité : ✅ Bonne

420 peut être passivé après un nettoyage approprié.

La passivation aide à éliminer le fer libre et soutient la surface passive en acier inoxydable.

Il ne fait pas du 420 équivalent au 304 ou au 316L en milieu agressif.

Décapage

Compatibilité : ✅ / Évaluer

Le décapage peut être utilisé pour éliminer l’oxyde et le tartre du traitement thermique.

La chimie du processus et le temps d’exposition doivent être contrôlés pour éviter une attaque excessive.

Microbillage

Compatibilité : ✅ Bonne

Le sablage aux billes peut fournir une finition mate uniforme.

Pour les composants sensibles à la corrosion, les moyens de sablage doivent être contrôlés pour éviter toute contamination par le fer.

Marquage laser

Compatibilité : ✅ Excellente

Convient pour :

Numéros de pièces/numéros de série/identification des matériaux/traçabilité

Électropolissage

Compatibilité : ⚠ Évaluer

Le 420 peut être électropoli, mais ce n'est normalement pas la principale voie de finition pour les composants martensitiques de haute dureté.

Pour les applications sanitaires ou électropolies très sensibles à la corrosion, le 316L est généralement le matériau de base le plus approprié.

Options de finition courantes

Meulage de précision ✅ / Polissage mécanique ✅ / Passivation ✅ / Décapage ✅ / Microbillage ✅ / Marquage laser ✅ / Électropolissage ⚠

Remarque sur la sélection de la finition de surface

Pour les composants 420 durcis, la finition finale doit être prise en compte ainsi que la séquence de traitement thermique.

Un itinéraire typique de fabrication de précision peut être :

Machine → Durcir → Tremper → Terminer Meuler → Polir → Nettoyer/Passiver

Cela permet de contrôler les dimensions finales et les surfaces fonctionnelles après la déformation due au traitement thermique.

Applications typiques de l'acier inoxydable 420

L'acier inoxydable 420 est couramment utilisé pour les composants qui nécessitent une dureté, une résistance à l'usure et une résistance au traitement thermique plus élevées que les aciers inoxydables austénitiques standard.

Il est particulièrement adapté aux pièces mécaniques de précision qui peuvent être usinées à l'état recuit, trempées et trempées, puis rectifiées ou polies.

Arbres et broches

Applications typiques :

Arbres d'entraînement / Goupilles de guidage / Goupilles de pivotement / Arbres de précision / Goupilles de positionnement

420 peut fournir une combinaison utile de :

Dureté/résistance/résistance à l'usure/résistance à la corrosion modérée

Pour les diamètres d’arbre étroitement contrôlés, une rectification finale après traitement thermique est souvent appropriée.

Composants de vannes et de pompes

Applications typiques :

Tiges de vanne / Composants de vanne / Arbres de pompe / Matériel de pompe / Composants en contact avec l'usure

Le 420 est utile lorsque les composants mobiles nécessitent une dureté supérieure à celle du 304 ou du 316L.

Pour un service agressif aux chlorures ou aux produits chimiques, la résistance à la corrosion doit être examinée séparément.

Bagues et composants d'usure

Applications typiques :

Douilles / Manchons / Plaques d'usure / Guides / Composants de contact / Éléments de retenue

Le 420 trempé peut offrir une meilleure résistance à la déformation de surface et à l’usure par glissement que les aciers inoxydables austénitiques courants.

La performance réelle à l’usure dépend toujours de :

Matériau de la surface d'appui / Lubrification / Finition de surface / Pression de contact / Traitement thermique

Composants mécaniques de précision

Applications typiques :

Goupilles / Accouplements / Matériel mécanique / Boîtiers de précision / Dispositifs de retenue / Petits composants porteurs

420 est une option pratique où la pièce nécessite :

• Usinage CNC avant trempe

• Traitement thermique contrôlé

• Meulage de précision

• Haute dureté

• Résistance modérée à la corrosion

Composants liés à la coupe et à l'outillage

Applications typiques :

Lames industrielles / Composants de coupe / Grattoirs / Inserts d'outillage / Composants liés aux moules

Le 420 est fréquemment envisagé lorsqu'un matériau inoxydable nécessite une dureté plus élevée que les qualités résistantes à la corrosion à usage général.

Pour une rétention maximale des bords ou une dureté très élevée, 440C peut être plus approprié.

Fixations et matériel de haute dureté

Applications typiques :

Goupilles / Vis / Matériel de retenue / Fixations mécaniques / Composants de réglage

420 peut être utilisé là où le matériel doit résister à la déformation mécanique ou à l’usure.

Lorsque la résistance à la corrosion est plus importante que la dureté, le 304 ou le 316 peuvent offrir un meilleur équilibre global.

Composants de moules et de matrices

Applications typiques :

Inserts de moule / Composants d'outillage / Pièces de support de précision / Inserts d'usure

420 peut être utile lorsque :

• Polissage

• Dureté

• Résistance à la corrosion

• Meulage de précision

sont nécessaires ensemble.

La dureté requise doit être spécifiée ainsi que les conditions de traitement thermique.

Quand devriez-vous choisir l’acier inoxydable 420 ?

Le 420 constitue un choix de matériau judicieux lorsque la dureté et la résistance à l’usure élevées sont plus importantes que la résistance maximale à la corrosion, les performances de soudage ou la capacité de formation de tôles.

Choisissez 420 quand vous en avez besoin

• Haute dureté

• Bonne résistance à l'usure

• Propriétés mécaniques pouvant être traitées thermiquement

• Usinage CNC avant trempe

• Meulage de précision après durcissement

• Acier inoxydable magnétique

• Résistance modérée à la corrosion

• Meilleure performance à l'usure que le 304 ou le 316

• Une alternative inoxydable à certains aciers trempés non inoxydables

420 est particulièrement adapté lorsque

La pièce présente des surfaces d'usure

420 est utile pour les composants exposés à :

Contact glissant / Contact mécanique répété / Chargement superficiel / Usure abrasive

Le composant doit être durci après l'usinage

Un itinéraire courant est :

Matériau recuit → Usinage CNC → Trempe → Trempe → Meulage de finition

304 ou 316 est trop mou

Lorsque les aciers inoxydables austénitiques offrent une résistance à la corrosion adéquate mais une dureté insuffisante, le 420 peut offrir une meilleure solution mécanique.

Le meulage de précision fait partie de la voie de fabrication

420 fonctionne particulièrement bien pour les arbres, les broches et les surfaces d'usure qui nécessitent un meulage final après traitement thermique.

Sélection des bonnes conditions de traitement thermique 420

420 ne doit pas être sélectionné en utilisant uniquement le nom de la nuance lorsque la dureté finale est importante.

Les conditions de traitement thermique requises doivent être adaptées à l'application.

État recuit

Intention de sélection :
Usinage / Formage limité avant durcissement final

Choisissez l'état recuit lorsqu'un enlèvement de matière important est nécessaire.

État de haute dureté

Intention de sélection :
Résistance à l'usure + Dureté de surface

Des températures de revenu plus basses préservent généralement une dureté plus élevée après trempe.

Convient où :

• L'usure est importante

• La déformation de la surface doit être minimisée

• Les exigences de ténacité sont modérées

Condition de température plus élevée

Intention de sélection :
 ténacité améliorée + dureté réduite

Des températures de revenu plus élevées réduisent la dureté mais peuvent fournir une plus grande ténacité et des contraintes résiduelles plus faibles.

Cela peut être approprié pour les composants exposés à :

• Choc mécanique

• Impact

• Chargement cyclique

• Sections plus grandes

Remarque sur la sélection du traitement thermique

La condition correcte doit être définie par :

Dureté/Ténacité requise/Taille de section/Mécanisme d'usure/Environnement de corrosion/Allocation de distorsion

Envisagez une autre note lorsque...

Acier inoxydable 420 par rapport aux qualités similaires

Acier inoxydable 420 ou 410

Les aciers inoxydables 420 et 410 sont des aciers inoxydables martensitiques qui peuvent être durcis par traitement thermique.

Le 420 contient généralement plus de carbone et peut atteindre une dureté et une résistance à l'usure plus élevées.

Le 410 offre généralement un meilleur équilibre entre ténacité, usinabilité et performances mécaniques générales.

Choisissez 420 lorsque :
Une dureté et une résistance à l’usure plus élevées sont plus importantes.

Choisissez le 410 lorsque :
Un acier inoxydable à usage plus général et traitable thermiquement est requis.

CTA :
Comparez l’acier inoxydable 410 et 420

Acier inoxydable 420 ou 440C

Les deux nuances sont des aciers inoxydables martensitiques traitables thermiquement.

Le 440C contient beaucoup plus de carbone et peut atteindre une dureté nettement plus élevée.

420 prévoit généralement :

• Meilleure ténacité

• Usinage plus facile avant durcissement

• Réponse au traitement thermique plus modérée

Le 440C est mieux adapté pour :

Roulements / Pièces de précision à forte usure / Applications à très haute dureté

Choisissez 420 lorsque :
Une dureté élevée est requise mais une dureté maximale n'est pas nécessaire.

Choisissez 440C lorsque :
Une dureté et une résistance à l'usure très élevées dominent la conception.

CTA :
Comparez l’acier inoxydable 420 et 440C

Acier inoxydable 420 ou 17-4 PH

Le 420 et le 17-4 PH sont tous deux des aciers inoxydables traitables thermiquement, mais leurs mécanismes de renforcement et leurs priorités de sélection sont différents.

420 utilisations :

Austénitiser → Tremper → Revenu

17-4 PH utilise :

Solution Traiter → Âge

Le 420 est principalement sélectionné pour sa dureté et sa résistance à l’usure.

Le 17-4 PH est principalement sélectionné pour sa résistance structurelle, sa ténacité et son contrôle dimensionnel élevés.

Choisissez 420 lorsque :
La dureté et la résistance à l’usure sont les principales exigences.

Choisissez 17-4 PH lorsque :
Une limite d'élasticité et une ténacité élevées sont plus importantes.

CTA :
Comparez l'acier inoxydable 420 et l'acier inoxydable 17-4 PH

Acier inoxydable 420 ou 304

420 peut être durci pour obtenir une résistance et une dureté beaucoup plus élevées.

Le 304 offre une meilleure résistance à la corrosion, une meilleure formabilité et une meilleure soudabilité.

Choisissez 420 lorsque :
Une résistance à l’usure et une dureté traitable thermiquement sont requises.

Choisissez 304 lorsque :
La résistance générale à la corrosion et la capacité de fabrication sont plus importantes.

Acier inoxydable 420 ou 316L

420 offre une dureté et une résistance à l’usure plus élevées.

Le 316L offre une résistance à la corrosion des chlorures et des performances de soudage nettement meilleures.

Choisissez 420 lorsque :
Le composant est avant tout une pièce d'usure mécanique.

Choisissez le 316L lorsque :
Le composant est exposé à un service contenant des chlorures, à des produits chimiques ou à des soudures sensibles à la corrosion.

Acier inoxydable 420 ou 416

Les deux nuances sont des aciers inoxydables martensitiques et peuvent être trempées.

416 est modifié pour une meilleure usinabilité.

420 est généralement sélectionné pour une dureté et des performances d’usure plus élevées.

Choisissez 420 lorsque :
La dureté et la résistance à l’usure sont plus importantes.

Choisissez 416 lorsque :
La productivité de l'usinage est plus importante.

Normes, spécifications et formes de matériaux de l'acier inoxydable 420

420 est fourni sous différentes normes de produits selon que le matériau est acheté sous forme de barre, de plaque, de feuille ou sous une autre forme.

Désignations courantes des matériaux

Remarque importante sur l'équivalence :
 420 est une large famille d'aciers inoxydables martensitiques, et les désignations internationales ne sont pas toujours des équivalents exacts.

Les plages de carbone peuvent différer considérablement.

Pour les travaux d'ingénierie contrôlés, les spécifications et la chimie réelles doivent être vérifiées avant de traiter les qualités comme interchangeables.

Spécifications ASTM communes

ASTMA276/A276M

S'applique généralement à :

Barres / Formes

Convient pour les arbres usinés, les broches et autres composants de barres.

ASTM A479 / A479M

Peut s'appliquer à :

Barres et formes pour applications de chaudières et d'appareils sous pression

où le type 420 est inclus dans la spécification applicable.

ASTMA240/A240M

En fonction du produit et de la portée des spécifications, le 420 peut être disponible sous des formes de produits plats telles que :

Plaque / Feuille / Bande

La qualité exacte et les exigences mécaniques doivent être vérifiées pour la forme de produit requise.

Formes de produits européennes communes

En fonction de la qualité et des spécifications EN exactes, les aciers inoxydables martensitiques associés peuvent être fournis conformément aux normes de produits EN 10088.

Étant donné que les exigences en matière de teneur en carbone et de traitement thermique sont très importantes pour les aciers inoxydables de type 420, la nuance EN doit être spécifiée explicitement plutôt que simplement convertie à partir de « 420 ».

Formes matérielles courantes

420 est couramment disponible sous la forme :

Barre ronde/barre plate/plaque/feuille/bande/stock forgé/billette/barre rectifiée de précision

Barre ronde

Couramment utilisé pour :

Arbres / Goupilles / Bagues / Composants de vannes / Pièces tournées avec précision

Barre plate et assiette

Couramment utilisé pour :

Composants d'usure / Pièces d'outillage / Composants de moules / Pièces mécaniques fraisées

Feuille et bande

Utilisé dans des applications sélectionnées où un produit inoxydable martensitique mince est requis.

Le 420 ne doit pas être traité comme une qualité générale de fabrication de tôle.

Conditions matérielles courantes

420 peut être fourni dans des conditions telles que :

Recuit/recuit doux/durci/durci et revenu/rectifié

Pour les projets d’usinage CNC, le matériau recuit constitue généralement la condition de départ la plus pratique.

Pour les pièces finales, la dureté requise ou les conditions de traitement thermique doivent être définies explicitement.

Conditions de surface

Selon la forme du produit, le 420 peut être fourni sous la forme :

Laminé à chaud/étiré à froid/pelé/tourné/rectifié/poli/surface recuite

La barre rectifiée de précision peut être particulièrement utile pour les arbres et les composants cylindriques.

Note de spécification d'achat

'L'acier inoxydable 420' à lui seul peut ne pas fournir suffisamment d'informations pour un achat technique contrôlé.

Ceci est particulièrement important car la teneur en carbone et la dureté finale peuvent varier.

Lorsque les propriétés mécaniques sont importantes, le dessin ou la spécification d'achat doit identifier :

• Grade

• Désignation UNS

• Spécification ASTM/EN applicable

• Forme du produit

• Dimensions

• Condition de départ

• Dureté requise

• Exigence de durcissement

• Exigence de trempe

• État des surfaces

• Allocation de broyage

• Certification des matériaux

• Traçabilité chaleur/lot

• Certification de traitement thermique

Une spécification plus claire pourrait ressembler à :

420 / UNS S42000 / ASTM A276 / Recuit / Dureté finale XX–XX HRC

où la plage de dureté est sélectionnée par l'ingénieur de conception en fonction de l'application réelle.

Résumé de la sélection de l'acier inoxydable 420

Choisissez 420 pour

Arbres / broches / bagues résistants à l'usure / composants de vannes / composants de pompe / pièces mécaniques de précision / lames industrielles / composants d'outillage / matériel de haute dureté

Choisissez 410 Quand

Une nuance martensitique à faible teneur en carbone avec un équilibre mécanique plus large axé sur la ténacité est préférable.

Choisissez 440C quand

Une dureté et une résistance à l'usure maximales sont requises.

Choisissez 17-4 PH Quand

Une résistance structurelle et une ténacité élevées sont plus importantes que la dureté maximale.

Choisissez 304 Quand

La résistance à la corrosion, la formabilité et le soudage sont plus importants.

Choisissez le 316L Quand

La résistance aux chlorures et le service soudé sensible à la corrosion sont les principales exigences.

Choisissez 416 Quand

Le comportement en usinage libre et les propriétés mécaniques pouvant être traitées thermiquement sont plus importants que la dureté maximale.

Sélection des matériaux et assistance technique

La sélection de l’acier inoxydable 420 nécessite plus que la simple confirmation de la qualité de l’alliage. La dureté finale, l'état du traitement thermique, la séquence d'usinage, la tolérance dimensionnelle et l'environnement de corrosion doivent tous être pris en compte avant la production.

Le 420 convient le mieux lorsque la dureté et la résistance à l’usure sont des exigences principales et qu’une résistance modérée à la corrosion est suffisante.

NAITE TECH peut examiner les spécifications du matériau ainsi que le dessin, la dureté requise et l'itinéraire de fabrication avant la production.

Examen de la qualité des matériaux

420 peut être examiné par rapport aux exigences de candidature telles que :

• Dureté finale requise

• Résistance à l'usure

• Résistance mécanique

• Dureté

• Environnement corrosif

• Exigences d'usinage CNC

• Exigences de traitement thermique

• Exigences de meulage

• Tolérance dimensionnelle

• Finition superficielle

• Forme du produit

• Spécification ASTM/EN applicable

• Exigences de certification et de traçabilité

Lorsqu’une autre nuance d’acier inoxydable offre un meilleur ajustement, les alternatives typiques incluent :

Performances mécaniques martensitiques générales → 410

Dureté maximale plus élevée → 440C

Haute résistance structurelle + meilleure ténacité → 17-4 PH

Productivité d'usinage plus élevée → 416

Meilleure résistance générale à la corrosion → 304

Résistance supérieure aux chlorures → 316 / 316L

Examen des exigences de dureté

La dureté est l’un des éléments de spécification les plus importants pour l’acier inoxydable 420.

La désignation de la nuance à elle seule ne définit pas la dureté finale.

Les propriétés finales dépendent :

• Teneur en carbone

• État du matériau de départ

• Température d'austénitisation

• Temps de maintien

• Méthode de trempe

• Température de trempe

• Taille des sections

• Meulage final ou finition

Pour les composants d'ingénierie contrôlés, la plage de dureté requise doit être indiquée sur le dessin ou les spécifications d'achat.

Une exigence telle que :

420 / UNS S42000 / ASTM A276 / Dureté finale XX–XX HRC

est plus utile pour la production que simplement :

Acier inoxydable 420

Examen du traitement thermique

Le 420 développe ses propriétés utiles de haute dureté grâce à un traitement thermique martensitique conventionnel.

Une séquence de fabrication typique peut inclure :

Matériau recuit

↓

Usinage grossier

↓

Usinage semi-fini

↓

Austénitisant

↓

Trempe

↓

Trempe

↓

Terminer le meulage

↓

Polissage / Passivation si nécessaire

Le traitement thermique doit être choisi en fonction de l’équilibre requis entre :

Dureté/résistance/ténacité/résistance à l'usure/distorsion

La dureté la plus élevée possible ne constitue pas automatiquement la condition correcte pour chaque composant.

Examen de l'usinage et du meulage

Le 420 est généralement plus facile à usiner avant le durcissement final.

Les considérations importantes en matière de fabrication comprennent :

Usinage recuit
La plupart des tournages, fraisages, perçages et filetages doivent normalement être terminés avant le durcissement final.

Tolérance de traitement thermique
Les caractéristiques de précision peuvent nécessiter une tolérance de matériau supplémentaire avant le traitement thermique.

La trempe de contrôle de distorsion
peut introduire un changement dimensionnel ou une déformation.

Meulage de finition
Les diamètres d'arbre critiques, les surfaces de roulement et les caractéristiques d'usure peuvent nécessiter un meulage après le traitement thermique.

Caractéristiques filetées
Les filetages doivent généralement être terminés avant le durcissement lorsque cela est possible, à moins que la conception ne nécessite un processus de post-traitement spécifique.

Examen de l'environnement de corrosion

Le 420 offre une résistance modérée à la corrosion, mais il ne doit pas être choisi principalement pour un service de corrosion sévère.

Les facteurs importants comprennent :

• Concentration de chlorure

• Exposition à l'humidité

• Température de fonctionnement

• Finition superficielle

• Géométrie des fissures

• Dépôts

• Produits chimiques de nettoyage

• État du traitement thermique

Lorsque la résistance à la corrosion domine l’application, une autre qualité peut être plus appropriée.

Les alternatives typiques incluent :

Meilleure résistance générale à la corrosion → 304

Résistance supérieure aux chlorures → 316L

Haute résistance + meilleure résistance aux chlorures → 2205 Duplex

Service de chlorure sévère → 2507 Super Duplex

Examen des spécifications

Pour les projets contrôlés, les exigences en matière de matériaux et de production peuvent être examinées avec :

• 420 / UNS S42000

• Spécification ASTM/EN applicable

• Forme du produit

• Dimensions du matériau

• Condition de départ

• Exigence de dureté finale

• Exigence de traitement thermique

• Allocation de broyage

• Finition superficielle

• Exigences de certification

• Traçabilité chaleur/lot

• Documentation sur le traitement thermique

Les dessins techniques et les spécifications d’achat doivent avoir préséance sur les données générales de référence du site Web.

Qualité des matériaux et traçabilité pour l'acier inoxydable 420

Pour les composants 420 traités thermiquement, il peut être nécessaire de contrôler à la fois l'identité du matériau et l'état final du traitement thermique.

Vérification de la qualité du matériau

Le matériau spécifié peut être vérifié par rapport aux exigences de dessin et d'achat avant la production.

L'identification typique peut inclure :

420 / UNS S42000

Lorsqu'une norme EN ou une autre désignation internationale est spécifiée, la chimie réelle et les spécifications du produit doivent également être confirmées plutôt que de se fier uniquement à une conversion de qualité nominale.

État du matériau de départ

L’état des matériaux entrants peut affecter à la fois l’usinage et la réponse finale au traitement thermique.

Les conditions de démarrage typiques peuvent inclure :

• Recuit

• Recuit doux

• Fini à froid

• Sol

• Autres conditions de fourniture spécifiées

Pour les composants nécessitant un usinage intensif, le matériau recuit est généralement la condition de départ préférée.

Rapports d'essais d'usine

Des rapports de tests en usine peuvent être fournis pour les matériaux et projets applicables où la certification des matériaux est requise.

En fonction de la source du matériau et des spécifications, un MTR peut inclure :

• Qualité du matériau

• Numéro de manche

• Composition chimique

• Propriétés mécaniques

• Spécification du produit

• État du matériau

• Dimensions du produit

Certification de traitement thermique

Lorsque la dureté finale dépend d'un traitement thermique contrôlé, des enregistrements du traitement thermique peuvent être requis.

Selon le projet, la documentation peut inclure :

• Processus de traitement thermique

• Température d'austénitisation

• Méthode de trempe

• Température de trempe

• Temps de maintien

• Identification du four ou du lot

• Date du traitement

• Résultats finaux de dureté

La documentation requise doit être convenue avant la production.

Vérification de la dureté

Des tests de dureté peuvent être utilisés pour vérifier l’état final du traitement thermique.

Selon le dessin ou le plan de contrôle, la vérification peut préciser :

• Échelle de dureté

• Plage de dureté requise

• Lieu d'essai

• Nombre de points de test

• Critères d'acceptation

Pour les composants d'usure de précision, la dureté finale doit être évaluée ainsi que les exigences dimensionnelles et de surface.

Traçabilité de la chaleur et des lots

Les informations sur la chaleur, le lot ou le lot peuvent être conservées là où les exigences de traçabilité s'appliquent.

Cela peut être particulièrement pertinent pour :

• Composants de précision traités thermiquement

• Composants de vannes et de pompes

• Pièces résistantes à l'usure

• Répéter la production

• Spécifications des matériaux contrôlés

• Sources de matériaux approuvées par le client

Inspection des matériaux entrants

Le matériel 420 entrant peut être vérifié pour :

• Identification du matériau

• Forme du produit

• Dimensions

• État des surfaces

• Défauts visibles

• Documentation matérielle

• Condition de départ si spécifiée

Pour les composants traités thermiquement avec précision, l’état du matériau de départ doit être confirmé avant que la séquence de fabrication ne soit finalisée.

PMI et vérification des matériaux supplémentaires

Lorsqu'une vérification supplémentaire de l'alliage est requise, une identification positive du matériau ou une autre méthode de vérification du matériau convenue peut être envisagée.

La méthode, les critères d'acceptation et la documentation doivent être convenus avant la production.

Important :
 PMI peut aider à vérifier la chimie des alliages, mais ne confirme pas la dureté finale, l'état de revenu ou les performances mécaniques complètes.

Inspection dimensionnelle finale

Étant donné que le 420 subit normalement une trempe et un revenu, la distorsion due au traitement thermique doit être prise en compte pour les composants à tolérance stricte.

L'inspection finale peut inclure :

• Dimensions critiques

• Diamètres d'arbre

• Platitude

• Rectitude

• Rondeur

• Concentricité

• Fonctionnalités du fil

• Surfaces du sol

Si nécessaire, le meulage final peut être effectué avant l’acceptation dimensionnelle.

Prise en charge des documents

Selon les exigences du projet, les pièces justificatives peuvent inclure :

Certificat de matériau/MTR/CoC/certificat de traitement thermique/rapport de dureté/enregistrements de chaleur ou de lot/enregistrements d'inspection entrants/rapports d'inspection dimensionnelle/documentation qualité supplémentaire convenue

Note sur la qualité et la traçabilité

Pour 420 composants en acier inoxydable, la certification des matériaux et la vérification du traitement thermique peuvent devoir être traitées comme des contrôles distincts.

Le certificat matériau identifie l'alliage fourni.

Les enregistrements de traitement thermique et de dureté vérifient le processus utilisé pour développer l'état mécanique final.

Si un projet nécessite une plage de dureté spécifique, un certificat de traitement thermique, une norme de matériau ou une traçabilité du numéro de chaleur, ces exigences doivent être identifiées lors du devis.

Références techniques

Les informations techniques sur cette page sont destinées à la référence technique et à la sélection préliminaire des matériaux.

Les exigences finales en matière de matériaux, de traitement thermique et de propriétés mécaniques doivent être vérifiées par rapport aux spécifications du produit applicables.

ASTM International

ASTM A276 / A276M .
Barres et formes en acier inoxydable

Pertinent pour de nombreux composants à 420 barres utilisés pour l'usinage CNC.

ASTM A479 / A479M
Barres et formes en acier inoxydable pour les applications de chaudières et d'appareils sous pression où la qualité et les exigences applicables sont spécifiées.

Plaques, feuilles et bandes en acier inoxydable ASTM A240/A240M
lorsque le produit plat de type 420 requis est couvert par la spécification applicable.

Normes européennes

Les aciers inoxydables martensitiques associés peuvent être spécifiés dans le cadre des normes de produits EN 10088 applicables.

Étant donné que la teneur en carbone des qualités de type 420 peut varier, la désignation EN exacte doit être vérifiée plutôt que supposée être une conversion directe de un à un.

Désignations des matériaux

Type AISI/ASTM : 420

UNS :  S42000

Note commune EN comparable : 1.4021*

Désignation EN commune : X20Cr13*

Famille JIS : SUS 420J1 / SUS 420J2*

*Les désignations internationales peuvent différer en termes de gamme de carbone et d'exigences de spécifications. Confirmer l’équivalence réelle avant les achats contrôlés.

Références techniques supplémentaires

Les informations sur les matériaux et le traitement thermique peuvent également être examinées par rapport aux données techniques publiées par :

• ASTM International

• Association britannique de l'acier inoxydable

• Monde Inox

• Principaux producteurs d'acier inoxydable

• Spécifications de traitement thermique applicables

• Normes du client ou de l'industrie

Note technique

Les données générales du site Web ne doivent pas remplacer une évaluation technique spécifique à une application où les exigences en matière de dureté, d'usure, de fatigue, de rupture, de corrosion ou de sécurité sont critiques.