Qu'est-ce qu'un tube ASTM A519 Grade 4520
La nuance ASTM A519 4520 est un acier allié au nickel-chrome-molybdène cémenté produit sous forme de tubes mécaniques sans soudure et enregistré sous le numéro UNS G45200. Il appartient à la même famille que les autres qualités de carburation nickel-chrome-molybdène, mais comporte une plage de chrome plus élevée de 0,70 à 0,90 %, ce qui augmente la trempabilité et donne une réponse du boîtier plus ferme et plus uniforme sur les sections plus épaisses.
L'acier est conçu autour d'un noyau résistant à faible teneur en carbone combiné à une surface dure et résistante à l'usure produite par carburation. Cette structure est ce dont ont besoin les dents d'engrenage, les manchons cannelés et autres composants chargés par contact : la fatigue en flexion est supportée par le noyau, tandis que la résistance aux piqûres et à l'usure provient du boîtier carburé.
Composition chimique
| Élément | ASTM A519 nuance 4520 |
| Carbone | 0.18–0.23% |
| Manganèse | 0.45–0.65% |
| Silicium | 0.15–0.35% |
| Nickel | 1.65–2.00% |
| Chrome | 0.70–0.90% |
| Molybdène | 0.20–0.30% |
| Phosphore | 0,035% maximum |
| Soufre | 0,040% maximum |
Par rapport à une nuance telle que le 4320, le chrome supplémentaire ralentit la perte de dureté du 4520 à mesure que la section s'épaissit, de sorte que les composants carburés de plus grandes tailles peuvent toujours être trempés pour obtenir un boîtier et un noyau sains. Le nickel soutient la ténacité du noyau et la ductilité du boîtier, tandis que le molybdène améliore la trempabilité et limite la fragilisation après revenu.
Traitement thermique et propriétés du boîtier
Les pièces carburées sont spécifiées par la profondeur du boîtier, la dureté de la surface et la dureté du noyau plutôt que par une seule valeur de traction. La pratique typique consiste à carburer dans la région de 900 à 930 degrés, à tremper puis à revenu à basse température pour soulager les contraintes sans ramollir le boîtier. La dureté de la surface est généralement comprise entre 58 et 62 HRC, et la profondeur du boîtier est sélectionnée en fonction de la charge de contact et de l'épaisseur de la paroi.
Étant donné que le tube est à paroi mince par rapport à une ébauche d'engrenage solide, la distorsion due à la trempe doit être gérée. La carburation sous vide ou à basse pression-avec une trempe au gaz à haute-pression donne un taux de refroidissement plus uniforme qu'une trempe à l'huile et réduit l'ovalité et le changement de longueur, ce qui à son tour réduit la quantité de matière qui doit être laissée pour le meulage. Lorsque la trempe à l'huile est utilisée, le composant est conçu et usiné avec une tolérance de déformation et fini après traitement thermique.
Pour le tube tel que fourni, la norme ASTM A519 répertorie la résistance à la traction, la limite d'élasticité et l'allongement minimum pour chaque qualité et condition de livraison. Les valeurs du certificat dépendent donc du fait que le tube soit fini à chaud, étiré à froid ou traité thermiquement.
Applications typiques
Engrenages planétaires, à couronne et à pignon dans les boîtes de vitesses industrielles et éoliennes
Composants d'engrenages de traction et de réduction dans les équipements de transport lourds
Manchons cannelés, moyeux d'accouplement et colliers d'entraînement à flancs trempés
Composants de contact et de came dans les machines tournantes et alternatives
Bagues et tourillons fortement chargés nécessitant une surface dure sur un noyau résistant
Points d'usinage et d'inspection
L'usinage est effectué à l'état recuit, avant la cémentation, à l'aide d'un outillage tranchant et d'une avance adéquate pour contrôler les-arêtes accumulées sur la structure molle-à faible teneur en carbone. De la matière est laissée sur toutes les surfaces qui doivent rester précises après la trempe. Le soudage ne fait pas partie du processus normal pour ces composants, car la teneur en alliage rend la zone affectée par la chaleur dure et sujette aux fissures.
L'inspection du composant fini couvre la profondeur du boîtier par sectionnement et traversée de dureté, la dureté de surface, la dureté à cœur, la microstructure et les contrôles dimensionnels. Lorsque l'intégrité de la surface est importante, l'examen par magnétoscopie est utilisé pour détecter les fissures de meulage et la géométrie des flancs d'engrenage est vérifiée par rapport au dessin.
FAQ
Q : Qu’est-ce que l’UNS G45200 ?
Il s'agit de l'identifiant du système de numérotation unifié pour la chimie du nickel-chrome-molybdène 4520 que l'ASTM A519 répertorie parmi ses qualités standard. Le numéro UNS identifie la composition, tandis que la norme ASTM A519 définit les exigences en matière de tubes.
Q : En quoi les tubes 4520 diffèrent-ils des tubes 4320 ?
Les deux sont des qualités de carburation nickel-chrome-molybdène. Le grade 4520 contient plus de chrome, environ 0,70 à 0,90 % contre 0,40 à 0,60 % dans le 4320, ce qui améliore la trempabilité et donne des propriétés de boîtier et de noyau plus fiables sur les sections plus lourdes.
Q : Quelle profondeur de boîtier est normalement spécifiée pour les composants 4520 ?
La profondeur du boîtier est choisie parmi la charge de contact et l'épaisseur de la paroi ou de la dent, puis inscrite sur le dessin comme profondeur de boîtier effective avec une tolérance. Elle est vérifiée après traitement thermique par section d'un échantillon ou d'un composant sacrificiel.
Q : Les tubes 4520 peuvent-ils être soudés ?
Il ne s'agit pas d'une qualité de construction soudée. Les composants sont normalement usinés et cémentés, et tout assemblage est réalisé par des moyens mécaniques. La teneur en alliage rend la zone affectée par la chaleur dure et sensible aux fissures si elle est soudée après durcissement.
Q : Comment la distorsion est-elle contrôlée pendant la carburation ?
En laissant la matière d'usinage sur des surfaces précises, en utilisant une trempe uniforme telle que la trempe au gaz à haute -pression où la distorsion doit être minimale, et en finissant le composant après le traitement thermique par meulage ou tournage dur.
Q : Comment commander des tubes de qualité 4520 ?
Indiquer la nuance et le numéro UNS, l'état de livraison du tube, les dimensions des composants usinés, la profondeur et la dureté du boîtier requises, la tolérance à respecter après le traitement thermique et les exigences d'examen.
