Tout sur l'acier 440 (propriétés, résistance et utilisations)

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Christian Cavallo

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Propriétés physiques de l’acier 440
Corrosion resistance & temperature effects
Propriétés mécaniques
Table 1: Summary of mechanical properties for 440 steel.
Applications de l’acier 440
Summary
Sources:
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Les métaux qui se caractérisent par l’acier constituent une classe diversifiée de matériaux qui font partie intégrante de la société moderne. L’acier est un alliage qui est fabriqué en combinant le fer avec du carbone ainsi que d’autres éléments qui lui confèrent une résistance inégalée. Depuis ses débuts au début du 20e siècle, l’acier a proliféré en des centaines de types, chacun ayant son propre profil de matériau. Pour aider à organiser ces aciers, l’American Iron & Steel Institute (AISI) et la Society of Automotive Engineers (SAE) ont distingué certains types d’acier, et cet article explorera une classe d’acier parmi les aciers inoxydables ou ceux qui sont plus résistants aux taches, aux corrosions et à la rouille. Cette classe d’acier inoxydable est connue sous le nom d’acier 440, et c’est un matériau très populaire grâce à sa dureté et sa résistance à l’usure. Cet article étudiera les caractéristiques, les propriétés matérielles et les applications de l’acier 440 afin que les lecteurs puissent comprendre où il peut être utilisé et comment appliquer au mieux ce métal.

Propriétés physiques de l’acier 440

L’acier 440 fait partie des aciers inoxydables ou de ces aciers alliés qui contiennent un minimum de 10% de chrome, imprégnant ces alliages d’une résistance accrue à la corrosion. L’AISI a créé un indice de dénomination à trois chiffres pour les aciers inoxydables (par opposition aux noms typiques à quatre chiffres donnés aux autres aciers non inoxydables ; voir notre article sur les types d’aciers pour plus d’informations), où le premier chiffre représente le type d’acier et les éléments d’alliage. Les aciers inoxydables ont également été désignés en fonction de leur structure moléculaire, où les aciers inoxydables peuvent être de type austénitique, ferritique, martensitique ou duplex. Les différences entre ces types résident dans la structure de leur réseau cristallin, qui confère aux aciers inoxydables certaines caractéristiques de travail bénéfiques telles qu’une dureté, une malléabilité ou une résistance à la rupture accrues. Pour plus d’informations sur l’acier inoxydable, consultez notre article connexe qui décrit les types et les nuances de ces métaux.

La classe 4xx des aciers inoxydables est alliée au chrome et présente une structure ferritique ou martensitique. L’acier 440 fait en fait référence à quatre types d’acier : l’acier 440A, 440B, 440C et 440F, qui ne diffèrent que sur la base du niveau de carbone dans leur composition. Tous les types d’acier 440 sont des choix populaires, mais l’acier 440C est le plus populaire des quatre, car il présente la dureté la plus élevée. Voici les compositions chimiques de chaque type :

Éléments communs à tous les aciers 440 :

16-18% de chrome
1% de manganèse
1% de silicium
0.75% Molybdenum
0.04% Phosphorus
0.03% sulfur
Some percentage of Carbon

440A steel

0.6-0.75% Carbon

440B steel

0.75-0.95% Carbon

440C and 440F steels

0.95-1.20% Carbon

All 440 steels are hardenable, meaning they gain additional strength via heat treatment, and they are considered a high carbon alloy steel. When strengthened using this process, 440 steels are the hardest of all the stainless steels, making them both abrasion-resistant as well as corrosion-resistant. When in its soft « annealed » state, 440 steel is easily worked, machined, and manipulated into shape, where it can then be hardened and gain the increased strength for which it is known.

Corrosion resistance & temperature effects

While most stainless steels are resistant to rusting, 440 steels are slightly less corrosion resistant. C’est le résultat de sa structure martensitique, qui augmente sa dureté mais le laisse plus ouvert à la corrosion que les aciers inoxydables austénitiques et ferritiques. Cela ne veut pas dire que les aciers 440 rouillent facilement, car ils sont plus résistants à la corrosion que la plupart des aciers, mais comprenez qu’ils ne doivent pas être choisis uniquement pour leur résistance à la rouille.

Il est également important de savoir que les aciers 440 ne fonctionnent pas bien aux températures extrêmes. Ils perdent leur résistance lorsqu’ils sont à des températures élevées parce qu’ils sont surtrempés et deviennent plus mous, et ils perdent leur ductilité à une température inférieure à 0o Celsius. Ce fait est important pour tout concepteur qui souhaite mettre en œuvre cet acier dans des environnements particulièrement difficiles, car l’acier 440 ne serait probablement pas le meilleur choix.

Propriétés mécaniques

Le tableau 1, ci-dessous, montre certaines propriétés mécaniques importantes de l’acier 440. Il est important de noter que chaque mélange d’alliages détient ses propres valeurs uniques, et que ces valeurs fluctuent en fonction du traitement de renforcement. Table 1 shows values for AISI 440 stainless steel, which is closest to 440C steel:

Table 1: Summary of mechanical properties for 440 steel.

Mechanical Properties	Metric	English
Ultimate Tensile Strength	1750 MPa	254000 psi
Tensile Yield Strength	1230 MPa	186000 psi
Hardness (Rockwell)
Modulus of Elasticity	200 GPa	29000 ksi
Charpy Impact	19.0 J	14.0 ft-lb

440 steel has impressively high strengths, as can be seen through its ultimate and tensile yield strengths. Ces mesures proviennent d’essais de contrainte expérimentaux, au cours desquels un spécimen d’acier 440 est écarté axialement et sa déformation en fonction de la contrainte est reportée sur une courbe. La limite d’élasticité est la quantité maximale de contrainte qu’une éprouvette peut subir avant de se déformer de manière plastique (ou permanente), et la résistance ultime est la contrainte maximale subie par l’éprouvette avant de se rompre. Ces mesures sont utiles dans les applications structurelles, où un matériau ne doit pas se déformer de façon permanente sous un poids intense, et dans les applications à fortes contraintes où une défaillance ne doit pas se produire.

La dureté d’un matériau est une mesure comparative de la difficulté à rayer, graver ou endommager la surface d’un matériau. Il existe de nombreuses échelles telles que les populaires échelles de dureté Brinell, Vickers et Mohs, mais l’acier est le plus souvent classé sur la base de l’échelle de dureté Rockwell. L’acier 440 a une dureté Rockwell de 58, ce qui est considéré comme assez dur. À titre de comparaison, les aciers durs utilisés pour les bords des lames ont une dureté de 60. Il est donc clair que l’acier 440 est assez résistant aux déformations de surface.

Le module d’élasticité est une mesure de la façon dont un matériau réagit lorsqu’il est élastique, ou se déforme de façon non permanente. Un module d’élasticité élevé signifie qu’il faut un niveau élevé de contrainte pour étirer un matériau, ce qui peut être considéré comme une rigidité accrue. L’acier 440 a un module d’élasticité élevé, ce qui signifie qu’il ne cède pas facilement à la contrainte et, à ce titre, en fait un matériau globalement rigide.

L’essai d’impact charbonneux détermine la quantité d’énergie absorbée par un matériau lorsqu’il est soumis à des conditions extrêmes, c’est-à-dire dans des conditions de fracture ou de forte déformation. Un lourd pendule est balancé dans un spécimen d’essai entaillé en acier, où une jauge indiquera la quantité d’énergie, en joules, absorbée par le matériau. En général, les matériaux à haute résistance n’absorbent pas facilement une grande quantité d’énergie, car ils se fracturent tout simplement (rappelez-vous que la fragilité augmente avec la résistance). Par conséquent, la plupart des aciers ont un indice de résilience Charpy relativement faible, et les aciers 440 ne font pas exception. C’est une autre illustration de la rigidité et de la résistance des aciers 440, car ils n’absorbent que moins de 20 joules d’énergie lorsqu’ils sont frappés par le pendule du test Charpy.

Applications de l’acier 440

L’acier 440 se trouve dans la plupart des ateliers d’usinage, car c’est un métal facile à usiner lorsqu’il est recuit, tout en étant solide et résilient lorsqu’il est traité thermiquement. Ce matériau est exceptionnellement bon pour les composants qui doivent résister relativement bien à la corrosion tout en ne s’usant pas en cas d’utilisation répétée. C’est un excellent acier pour les tranchants de couteaux, car sa dureté et sa formabilité sont excellentes pour la coutellerie de cuisine. There are some other notable applications of 440 steel, listed below:

Mold and dies
Valve components
Instruments/measurement devices
Textile components
Ball bearings

to name but a few.

Summary

This article presented a brief summary of the properties, strength, and applications of 440 steel. For information on other products, consult our additional guides or visit the Thomas Supplier Discovery Platform to locate potential sources of supply or view details on specific products.

Sources:

https://www.academia.edu
http://web.mit.edu/1.51/www/pdf/chemical.pdf
http://www.astmsteel.com/product/440c-stainless-steel-aisi/
https://continentalsteel.com/stainless-steel/grades/alloy-440/
http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=704ebd5797b944898f5cf39260fecce0
https://www.yorksaw.com/rockwell-hardness/
http://www.materials.unsw.edu.au/tutorials/online-tutorials/1-charpy-impact-test

Tout sur l’acier 440 (propriétés, résistance et utilisations)

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