Matériaux de tôle : Types et classifications expliqués
Cet article plonge dans le monde fascinant des matériaux de tôle, en explorant leurs types et leurs classifications. Découvrez comment choisir le...
Il existe de nombreux types de matériaux utilisés dans la production et le traitement de la tôle, les spécifications se concentrant principalement sur les matériaux en feuilles et en profilés. Les matériaux non métalliques courants sont le carton, la bakélite, le caoutchouc, le plastique, les matériaux composites, etc. Les panneaux en caoutchouc ont une bonne élasticité, une bonne résistance à l'usure, une bonne résistance aux basses températures et de bonnes propriétés d'isolation. Ils peuvent être utilisés comme matériaux élastiques, matériaux d'étanchéité et matériaux d'amortissement des vibrations, etc.
En raison de leur résistance élevée, de leur bonne plasticité, de leur ténacité et de leur résistance à l'usure, les panneaux en plastique technique peuvent remplacer les métaux dans la fabrication des pièces de tôlerie, en particulier celles qui présentent une résistance spécifique élevée (le rapport entre la résistance à la traction et la densité), comme les plastiques renforcés de fibres de verre, qui peuvent largement dépasser la résistance spécifique des métaux et sont largement utilisés dans la fabrication de pièces structurelles en tôlerie afin de réduire le poids.
En outre, la plupart des plastiques techniques présentent une bonne résistance à la corrosion dans des milieux tels que les acides, les alcalis et les sels. Parmi eux, le polytétrafluoroéthylène et le chlorure de polyvinyle rigide ont une excellente résistance aux acides forts et aux alcalis, et peuvent donc être utilisés pour fabriquer des pièces résistantes à la corrosion chimique, des revêtements résistants à la corrosion, des pièces d'échangeurs de chaleur, des pipelines chimiques, des coudes, etc.
Le tableau 1 énumère les noms, les qualités, les propriétés et les applications des matériaux non métalliques les plus courants.
Tableau 1 Noms, qualités, propriétés et applications des panneaux de matériaux non métalliques
| Nom du matériau | Grade | Propriétés et description | Application |
| Panneau en caoutchouc d'amiante résistant à l'huile | NBR | Fabriqué en caoutchouc nitrile synthétique, avec une bonne résistance à l'huile, épaisseur de 0,4～3,0mm. | Utilisé pour l'étanchéité des joints dans les produits en tôle, tels que les oléoducs et les réservoirs de stockage de pétrole. Bagues d'étanchéité, etc. |
| Panneau en caoutchouc résistant aux acides et aux alcalis | SBR2030 SBR2040 | Fabriqué en caoutchouc styrène-butadiène, avec une résistance au froid, une résistance aux températures moyennes, une résistance au vieillissement, etc. | Utilisé pour l'étanchéité des joints travaillant dans -30～60℃, avec une fraction volumique de 20% solution acide et alcaline. |
| Panneau en caoutchouc résistant à l'huile | NBR3001 NBR3002 | Fabriqué en caoutchouc nitrile, avec une bonne résistance à l'huile. | Utilisé pour les joints fonctionnant à certaines températures de l'huile de moteur, de l'huile de transformateur, de l'essence, etc. Solutions organiques |
| Panneau en caoutchouc résistant à la chaleur | SBR4001 SBR4002 | Fabriqué en caoutchouc styrène-butadiène, résistant au froid, aux hautes températures et au vieillissement, etc. | Utilisé pour les joints et les plaquettes d'isolation thermique fonctionnant à -30～100℃, avec des fluides à basse pression d'air chaud et de vapeur. |
| Panneau stratifié phénolique | PF3302-1 PF3302-2 | Fabriqué en plastique phénolique stratifié, il présente une grande solidité, une bonne résistance aux chocs et à l'usure. | Utilisés comme pièces structurelles pour les plaquettes de frein automobiles, les boîtiers de commutation électrique, les boîtiers de téléphone, etc. |
| Panneau en polytétrafluoroéthylène | F-4-13 | Bonne résistance à la corrosion acide et alcaline forte, excellente réduction du frottement et autolubrification, peut supporter des températures inférieures à 250℃. | Utilisé pour le revêtement des conteneurs contenant des produits corrosifs, les joints d'étanchéité des échangeurs de chaleur, etc. |
| Verre organique industriel | PC | Le PC est un polycarbonate, connu sous le nom de "métal transparent", avec une bonne isolation électrique et une bonne résistance aux intempéries, etc. | Utilisé pour les instruments en verre organique transparent travaillant à des températures de -60～120℃, etc. |
| Feutre plat industriel | 112-44 232-36 | Épaisseur de 1～40mm, 112-44 indique le feutre fin blanc, 232-36 indique le feutre grossier gris. | Utilisé pour l'étanchéité, la prévention des fuites d'huile, l'amortissement des vibrations et le rembourrage des structures en tôle, en choisissant un feutre fin, grossier ou semi-grossier selon les besoins. |
Bien que les matériaux non métalliques soient largement utilisés dans les structures en tôle, les matériaux métalliques restent les plus utilisés dans les structures en tôle. production de tôles et le traitement, qui sont divisés en matériaux métalliques ferreux et non ferreux.
I. Matériaux ferreux
Les matériaux ferreux sont des alliages fer-carbone dont la matrice est le fer. En général, les alliages fer-carbone dont la fraction de masse de carbone est supérieure à 2,11% sont appelés fonte, et ceux dont la fraction de masse de carbone est inférieure à 2,11% sont appelés acier. Les matériaux ferreux comprennent principalement l'acier au carbone, l'acier allié, la fonte et l'acier moulé.
Il existe de nombreuses méthodes de classification de l'acier, qui peuvent être classées en fonction de la méthode de fabrication de l'acier, de la qualité de l'acier, de la composition chimique, ou en fonction des différentes structures métallographiques et des utilisations. Si l'on considère l'ensemble de ces facteurs, l'acier peut généralement être classé comme indiqué dans la figure 1.
Les plus couramment utilisés dans les produits de tôlerie sont l'acier de construction à faible teneur en carbone, l'acier de construction faiblement allié et l'acier de construction à performance spéciale. La composition, les performances, les spécifications et les domaines d'application de chaque type d'acier sont présentés ci-dessous.
1. Acier de construction à faible teneur en carbone
L'acier de construction à faible teneur en carbone peut être abrégé en acier à faible teneur en carbone. En fonction de la fraction massique des impuretés nocives telles que le soufre et le phosphore, il peut être divisé en acier ordinaire à faible teneur en carbone, en acier à faible teneur en carbone de haute qualité et en acier à faible teneur en carbone de haute qualité ; en fonction de son état de laminage, il peut être divisé en tôles laminées à chaud et tôles laminées à froid ; en fonction de son état de traitement post-laminage, il peut être divisé en acier ordinaire à faible teneur en carbone et en acier à faible teneur en carbone revêtu. L'acier à faible teneur en carbone est généralement numéroté en fonction de sa composition et de sa qualité.
La fraction massique du soufre dans l'acier ordinaire à faible teneur en carbone S est ≤0,055%, et la fraction massique du phosphore P est ≤0,045%. Sa qualité peut refléter les propriétés mécaniques ; la fraction de masse du soufre et du phosphore dans l'acier à faible teneur en carbone de haute qualité S, P est ≤0,040% ; tandis que la fraction de masse du soufre dans l'acier à faible teneur en carbone de haute qualité S est ≤0,030%, et le phosphore P est ≤0,035%. Sa qualité peut refléter la fraction massique du carbone, représentée par deux chiffres indiquant la fraction massique moyenne du carbone. La classification et la méthode de numérotation des aciers de construction à faible teneur en carbone sont présentées dans le tableau 2.
Tableau 2 Classification et méthode de numérotation des aciers de construction à faible teneur en carbone
| Classification | Exemple | Explication de la numérotation |
| Acier de construction ordinaire à faible teneur en carbone | Q235AF Q235B Q235C Q235D | "Q" est l'initiale du pinyin chinois pour "rendement", et le nombre qui suit est la limite d'élasticité (MPa). A, B, C, D représentent les grades de qualité, de gauche à droite, la qualité s'améliore séquentiellement. F, b, Z, TZ représentent respectivement l'acier bouillant, l'acier semi-tué, l'acier tué et l'acier tué spécial, mais l'acier tué n'est pas marqué. Par conséquent, si aucune lettre ne suit le grade de qualité, il s'agit d'un acier tué, par exemple "Q235A" représente un acier de construction ordinaire au carbone, σs=235MPa, qualité A acier tué |
| Acier de construction à faible teneur en carbone de haute qualité | 08F, 10F, 15, 20 | Deux chiffres représentent la fraction massique moyenne de carbone, en unités de 0,01%, par exemple 08F représente un acier de construction à faible teneur en carbone de haute qualité en ébullition avec une fraction massique moyenne de carbone de 0,08% ; 20 représente un acier de construction à faible teneur en carbone de haute qualité avec une fraction massique moyenne de carbone de 0,20%. |
(1) Acier de construction ordinaire à faible teneur en carbone
L'acier de construction ordinaire à faible teneur en carbone est généralement utilisé après laminage à chaud, à l'état recuit ou normalisé, généralement sans traitement thermique. La plupart sont utilisés à l'état laminé à chaud ou normalisé après le laminage à chaud. En cas de besoins particuliers, certains traitements thermiques de recuit, de normalisation ou de trempe peuvent également être effectués. Les principaux composants, les caractéristiques de performance et les applications des aciers de construction ordinaires à faible teneur en carbone couramment utilisés sont indiqués dans le tableau 3.
Tableau 3 Principaux composants, caractéristiques de performance et applications des aciers de construction ordinaires à faible teneur en carbone couramment utilisés
| Qualité des matériaux | Grade | w(C)(%) | w(Mn)(%) | σs/MPa≥ | σb/MPa≥ | δ5(%)≥ | Caractéristiques de performance et applications |
| Q195 | - | 0.06～0.12 | 0.25～0.50 | 195 | 315～390 | 33 | Allongement élevé, bonne soudabilité et ténacité, principalement utilisé pour la fabrication de pièces métalliques et de pièces soudées peu exigeantes, telles que les cheminées, les panneaux de toiture, l'acier, etc. Treillis métallique, etc. |
| Q215 | A | 0.09～0.15 | 0.25～0.55 | 215 | 335～410 | 31 | |
| B | |||||||
| Q235 | A | 0.14～0.22 | 0.30～0.65 | 235 | 375～460 | 26 | Bonne élongation et résistance, bonne ténacité et coulabilité, convient à l'emboutissage et au soudage, largement utilisé. Principalement Utilisé pour la fabrication de divers types de profilés en acier, de tôles moyennes et épaisses pour les structures en acier, les enveloppes de conteneurs chimiques, les brides, etc. |
| B | 0.12～0.20 | 0.30～0.70 | |||||
| C | ≤0.13 | 0.35～0.80 | |||||
| D | ≤0.17 |
(2) Acier de construction à faible teneur en carbone de haute qualité
L'acier de construction à faible teneur en carbone de haute qualité garantit à la fois la composition chimique et les propriétés mécaniques à la livraison, et est plus strictement réglementé que l'acier de construction à teneur en carbone ordinaire. La fraction massique de soufre et de phosphore doit être inférieure à 0,35%, avec moins d'inclusions non métalliques et des niveaux de qualité plus élevés, généralement utilisés après traitement thermique (à l'exception de l'acier spécifique aux conteneurs, tel que le 20R).
L'acier de construction au carbone de haute qualité utilise deux chiffres arabes pour représenter la fraction massique moyenne du carbone en dix millièmes, avec un F ajouté pour l'acier bouillant et sans lettre pour l'acier tué. Par exemple, "45" représente un acier de construction au carbone de haute qualité avec une fraction massique de carbone de 0,45%, acier tué. Les indicateurs de performance, les principales caractéristiques et les applications des aciers de construction à faible teneur en carbone de haute qualité couramment utilisés sont présentés dans le tableau 4.
Tableau 4 Indicateurs de performance, principales caractéristiques et applications des aciers de construction à faible teneur en carbone de haute qualité couramment utilisés
| Qualité des matériaux | σb/MPa | σs/MPa | δ5(%) | ψ(%) | État de livraison Dureté HBW≤ | Principales caractéristiques et applications |
| 08F | 295 | 175 | 35 | 60 | 131 | Généralement utilisé pour la fabrication de grandes déformations pièces d'emboutissage et les pièces soudées, telles que les coques, les boîtes, les couvercles, les déflecteurs fixes, etc. Généralement utilisé sans traitement thermique, le traitement à froid peut augmenter la résistance. Pour affiner la structure de l'acier, éliminer les tensions internes causées par le traitement à froid et améliorer la capacité de coupe de l'acier, un renforcement par traitement thermique est également nécessaire |
| 10F | 315 | 185 | 33 | 55 | 137 | Bonne plasticité et bonne soudabilité. Principalement utilisé pour les pièces nécessitant une bonne plasticité, telles que les tuyaux, les joints, les rondelles, etc., et les pièces cémentées nécessitant une faible résistance à cœur, telles que les manchons, les supports, les gabarits, les engrenages, les embrayages, etc. |
| 15F | 355 | 205 | 29 | 55 | 143 | Bonne plasticité, ténacité, soudabilité et performances d'emboutissage, mais faible résistance. Utilisé pour fabriquer des pièces soumises à de faibles contraintes et exigeant une grande ténacité, des pièces cémentées, des fixations et des pièces forgées sous pression, ainsi que des pièces à faible charge ne nécessitant pas de traitement thermique, telles que des boulons, des vis et des brides. |
| 08 | 325 | 195 | 33 | 60 | 131 | Cet acier présente une faible résistance, une plasticité à la déformation à froid très élevée, de bonnes performances en matière d'emboutissage, d'emboutissage profond et de pliage, une excellente soudabilité, une certaine sensibilité au vieillissement, de meilleures performances de coupe à l'état étiré à froid ou normalisé qu'à l'état recuit. Il peut être utilisé pour fabriquer des pièces embouties et des pièces soudées, etc. |
| 10 | 335 | 205 | 31 | 55 | 137 | Cet acier présente un faible rapport entre la limite d'élasticité et la résistance à la traction, une bonne plasticité et une bonne ténacité, et il est facile à mouler à froid. Pour obtenir les meilleures performances d'emboutissage, la tôle doit être normalisée ou trempée à haute température ; les performances de coupe sont meilleures à l'état étiré à froid ou normalisé qu'à l'état recuit ; il n'y a pas de tendance à la fragilité à la trempe, la soudabilité est bonne. Utilisé pour la fabrication de pièces soudées à faible résistance, de pièces d'emboutissage, etc., telles que les cloisons, les coquilles, les joints, etc. Grande plasticité à la déformation à froid, généralement utilisée pour le pliage, l'emboutissage, le bordage, etc. Pour obtenir les meilleures performances en matière d'emboutissage, la tôle doit être normalisée ou trempée à haute température, bonne soudabilité pour le soudage à l'arc et le soudage par résistance, tendance à la fissuration lors du soudage au gaz sur de faibles épaisseurs, exigences strictes en matière de forme, ou pièces de forme complexe, meilleure performance de coupe à l'état étiré à froid ou normalisé qu'à l'état recuit. |
| 20 | 410 | 245 | 25 | 55 | 156 | (3) Acier de construction à faible teneur en carbone revêtu |
La tôle d'acier à bas carbone revêtue, communément appelée fer blanc, est fabriquée en recouvrant d'une couche de zinc, d'étain, de plomb, d'aluminium ou d'autres métaux non ferreux des tôles d'acier minces laminées à froid ou à chaud. En fonction des différents revêtements, on peut donc distinguer les tôles minces en zinc, les tôles minces en étain, les tôles minces en plomb et les tôles minces en aluminium, etc.
Les plaques de zinc minces sont aussi communément appelées plaques de zinc blanc. La surface est d'un blanc éclatant et se décline en deux types : lisse et ondulée. Toutes deux présentent une forte résistance à la corrosion et un aspect attrayant. Ces plaques conviennent à la fabrication de conteneurs anticorrosion, de plafonds et de conduites d'eau domestiques.
Les tôles minces en étain ont une surface brillante et attrayante, et conviennent à la fabrication de récipients et de boîtes de conserve alimentaires. Les fines plaques de plomb, également connues sous le nom de plaques de plomb blanc, présentent également une forte résistance à la corrosion et conviennent à la fabrication de récipients résistants aux acides. Toutefois, en raison de la toxicité du plomb, elles ne peuvent pas être utilisées pour les récipients alimentaires.
2. Acier de construction faiblement allié
L'acier de construction faiblement allié, souvent abrégé en acier faiblement allié, est fabriqué en ajoutant des éléments d'alliage ne dépassant pas 2% ou 3% par fraction de masse à l'acier ordinaire à faible teneur en carbone afin d'améliorer sa résistance. Il est principalement utilisé pour divers composants structurels d'ingénierie, avec le plus large éventail d'applications et la plus grande consommation. Il est généralement utilisé à l'état recuit ou normalisé après laminage à chaud, sans autre traitement thermique.
L'acier faiblement allié peut être divisé en acier faiblement allié ordinaire, en acier faiblement allié pour conteneurs (y compris à haute température), en acier faiblement allié à basse température, etc. en fonction de son utilisation. À l'exception de l'acier faiblement allié ordinaire, la méthode de numérotation utilise généralement "numéro + symbole de l'élément + numéro", où le premier numéro représente le dix millième de la fraction de masse moyenne du carbone dans l'acier, le symbole de l'élément représente l'élément d'alliage et le numéro qui suit le symbole représente la fraction de masse moyenne de cet élément dans l'acier.
La teneur en éléments d'alliage est indiquée après le symbole de l'élément et est exprimée en pourcentage de la fraction de masse de l'élément, mais la décimale est convertie en nombre entier.
Si la fraction massique moyenne d'un élément d'alliage est inférieure à 1,5%, son contenu n'est pas indiqué ; si la fraction massique moyenne est égale ou supérieure à 1,5%, 2,5%, 3,5%, etc., elle est représentée par 2, 3, 4, etc. Par exemple, "12Cr2Ni4" indique que les fractions massiques des principaux composants de l'acier allié sont C 0,12%, Cr 1,5% et Ni 3,5%.
S'il s'agit d'un acier pour conteneurs, un "R" est ajouté après la nuance pour l'indiquer, et s'il est utilisé à basse température, "DR" est utilisé. Par exemple, 16MnDR indique un acier pour conteneurs à basse température avec une fraction massique de carbone de 0,16%, une fraction massique de Mn inférieure à 1,5%, et contenant de petites quantités d'éléments d'alliage tels que V, Ti et Nb.
(1) Acier ordinaire faiblement allié
La fraction de masse du carbone dans l'acier faiblement allié ordinaire est de 0,10% à 0,25%, et la fraction de masse des éléments d'alliage tels que Mn, Si, V, Ti, Nb, Cu, P et RE est généralement inférieure à 3%.
Parmi eux, les éléments Mn et Si ont un effet de renforcement de la solution solide sur la ferrite et augmentent la résistance, les éléments V, Ti et Nb peuvent affiner les grains et améliorer la ténacité, les éléments Cu et P peuvent améliorer la résistance à la corrosion, et les éléments de terres rares RE sont bénéfiques pour la désoxydation, la désulfuration et la purification des impuretés nocives dans l'acier, ce qui peut améliorer les performances de l'acier.
La méthode de numérotation des aciers ordinaires faiblement alliés est la même que celle des aciers ordinaires faiblement alliés au carbone et se compose de trois parties successives : la lettre pinyin chinoise représentant la limite d'élasticité (Q), la valeur de la limite d'élasticité et le symbole du grade de qualité (A, B, C, D, E), tel que Q345C.
La limite d'élasticité de l'acier ordinaire faiblement allié est supérieure de 25% à 50% à celle de l'acier à faible teneur en carbone, en particulier le rapport de limite d'élasticité (σs/σb) est nettement améliorée. Il présente également une bonne plasticité, une bonne ténacité, une bonne soudabilité et une résistance à l'usure et à la corrosion relativement bonne. Le tableau 5 présente les propriétés mécaniques et les applications de certains aciers de construction faiblement alliés.
Tableau 5 Propriétés mécaniques et applications de certains aciers de construction faiblement alliés
| Grade/MPa | Note (deux représentations) | Épaisseur de l'acier Épaisseur/mm | Propriétés mécaniques | Application | ||
| σb/MP | σs/MPa | δ5 | ||||
| 300 | Q295(A, B) (09MnNb)① | ≤16 | 410～560 | ≥295 | ≥24 | Navires, chaudières à basse pression, conteneurs, ponts, véhicules |
| >16～25 | 390～540 | ≥275 | ≥23 | |||
| 350 | Q345(A～E) (16Mn, 16MnRE) | ≤16 | 510～660 | ≥345 | ≥22 | Navires, ponts, grandes structures en acier, structures de bâtiments, conteneurs chimiques |
| >16～25 | 490～640 | ≥325 | ||||
| 400 | Q390(A～E) (16MnNb)① | ≤16 | 530～680 | ≥390 | ≥20 | Ponts, ouvrages d'art portuaires, navires, véhicules, conteneurs chimiques |
| >16～20 | 510～660 | ≥375 | ≥19 | |||
① Les notes entre parenthèses correspondent aux anciennes méthodes de représentation standard.
(2) Conteneur en acier faiblement allié
L'acier faiblement allié du conteneur fait partie des aciers faiblement alliés à haute résistance. Il est renforcé en acier C-Mn par l'ajout de Mn-Si sur la base de l'acier 20 et par l'ajout de V, N, Nb, Mo, etc. sur la base de l'acier 16Mn, ce qui rend l'acier très résistant.
Les plaques d'acier recommandées pour les appareils à pression en acier comprennent principalement 16MnR, 15MnVR, 18MnMoNbR, 13MnNiMoNbR, 07MnCrMoVR, etc., et les tuyaux en acier sont 16Mn, 15MnV, etc.
Le 16MnR possède de bonnes propriétés mécaniques globales, une bonne soudabilité, une bonne aptitude au traitement et une bonne résistance aux chocs à basse température, mais il est plus susceptible de se fissurer pendant le soudage que l'acier à faible teneur en carbone. Il est principalement utilisé pour la fabrication d'enveloppes de réservoirs sous pression à moyenne et basse pression et de composants sous pression, de bouteilles de gaz de pétrole liquéfié et de réservoirs sphériques de petite et moyenne taille à une température comprise entre -20 et 400°C.
Les aciers 15MnVR, 15MnVNR et 18MnMoNbR ont une résistance plus élevée, mais leur plasticité et leur ténacité sont inférieures à celles de l'acier C-Mn. Ils sont plus sensibles à l'entaille et au vieillissement, leur soudabilité est médiocre et les exigences en matière de processus sont strictes. Ils sont principalement utilisés pour la fabrication de grands réservoirs de stockage et de réservoirs à haute pression, de tours de synthèse d'ammoniac et de tours de synthèse d'urée qui résistent à des températures ≤470°C et à des pressions plus élevées.
Le 07MnCrMoVR présente une résistance élevée, une grande ténacité et une excellente soudabilité. Pour une épaisseur de t≤50mm, le soudage peut être effectué sans préchauffage ou avec un léger préchauffage, sans provoquer de fissures à froid. Il est principalement utilisé pour la fabrication de conteneurs sphériques à paramètres élevés, tels que les conteneurs de 1000 à 2000 mm.3 les réservoirs sphériques d'oxygène, d'azote, d'hydrogène, de gaz de pétrole liquéfié, d'éthylène et autres réservoirs normaux et à basse température.
(3) Acier faiblement allié à basse température
Les matériaux généralement utilisés à des températures inférieures à 0°C sont appelés matériaux à basse température. Les matériaux métalliques à basse température utilisent généralement de l'acier faiblement allié, de l'acier au nickel, de l'acier austénitique chrome-nickel, de l'alliage de titane et de l'alliage d'aluminium. L'acier commun à basse température faiblement allié au manganèse utilise le manganèse comme principal élément ajouté pour améliorer la ténacité de l'acier à basse température. L'acier au carbone-manganèse-nickel utilise le manganèse et le nickel comme principaux éléments ajoutés pour améliorer encore sa ténacité à basse température.
L'acier au carbone-manganèse-nickel présente une meilleure ténacité à basse température que l'acier à faible teneur en carbone. L'acier 9Ni est un acier austénitique à haute teneur en nickel qui présente une résistance élevée et de bonnes performances à basse température, ainsi qu'une bonne plasticité, une bonne ténacité et une bonne usinabilité à basse température. Le tableau 6 présente les propriétés mécaniques et les applications des aciers à basse température couramment utilisés.
Tableau 6 Propriétés mécaniques et applications des aciers à basse température couramment utilisés
| Catégorie | Grade | Propriétés mécaniques à température ambiante | Traitement thermique | Application | ||
| σb/MPa≥ | σs/MPa≥ | δ5(%)≥ | ||||
| Acier au carbone et au manganèse | 16MnDR | 450 | 255 | 21 | Normalisation ou trempe | Tôles d'acier utilisées à -40°C, avec des fractions massiques de S et P inférieures à 16MnR, et une bonne ténacité à basse température |
| 09Mn2VDR | 430 | 270 | 22 | Plaques et tuyaux en acier utilisés à -70°C, avec une bonne plasticité, une capacité de traitement similaire à celle de l'acier au carbone à basse température. | ||
| Acier au nickel | 2,25Ni | 450～590 | 255 | 24 | Normalisation | L'acier au nickel le plus économique utilisé à -60°C, avec une meilleure ténacité à basse température que l'acier à faible teneur en carbone. |
| 3,5Ni | 450～690 | 250～440 | 21～29 | Normalisation ou trempe | Acier au nickel standard utilisé à -100°C, couramment utilisé pour les tuyaux en acier d'échange thermique à basse température. | |
| 9Ni | 690～830 | 590 | 21 | Trempe | Acier au nickel utilisé à -200°C, avec une bonne plasticité et une bonne ténacité | |
| Acier au carbone-manganèse-nickel | 15MnNiDR | 460 | 290 | 20 | Normalisation | Plaques d'acier utilisées entre -45 et -70°C, avec une bonne plasticité et une bonne ténacité |
| 09MnNiDR | 430 | 260 | 23 | Normalisation ou normalisation + trempe | ||
| Acier au carbone-manganèse-nickel-chrome-molybdène | 07MnNiCrMoVDR | 610～740 | 490 | 17 | Trempe | Tôles d'acier utilisées à -40°C, avec une bonne résistance aux chocs à basse température |
| Acier austénitique à haute teneur en manganèse | 15Mn26Al4 | 480 | 200 | 30 | Solution laminée à chaud | Les tôles d'acier utilisées à -253°C sont des aciers austénitiques monophasés Fe-Mn-Al, présentant une bonne plasticité et une bonne ténacité. |
3. Acier de construction à performances spéciales
L'acier ayant des propriétés physiques et chimiques particulières est appelé acier à performances spéciales. Les aciers spéciaux couramment utilisés pour les pièces de tôlerie sont l'acier inoxydable, l'acier résistant à la chaleur et l'acier résistant à l'usure.
(1) Acier inoxydable et acier résistant à la chaleur
La norme GB/T20878-2007 "Stainless Steel and Heat-Resistant Steel Grades and Chemical Composition" énumère les nuances d'acier inoxydable et d'acier résistant à la chaleur selon une classification métallurgique, divisée en types austénitique, austéno-ferritique, ferritique, martensitique et à durcissement par précipitation.
Les aciers inoxydables martensitiques courants tels que 12Cr13, 20Cr13 et 30Cr13 sont principalement utilisés pour la fabrication d'instruments médicaux.
Les aciers inoxydables austénitiques courants tels que 06Cr19Ni9 et 12Cr18Ni9 sont principalement utilisés pour fabriquer des équipements fonctionnant dans des milieux fortement corrosifs, tels que des tours d'absorption, des réservoirs de stockage, des pipelines et des conteneurs.
Les aciers thermorésistants courants tels que le 40Cr10Si2Mo et le 45Cr14Ni14W2Mo présentent une résistance à l'oxydation et une solidité élevées à haute température. Parmi eux, l'acier austénitique résistant à la chaleur 45Cr14Ni14W2Mo peut être utilisé pour fabriquer des pièces fonctionnant à moins de 600°C, comme les aubes de turbines et les grosses soupapes d'échappement de moteurs.
(2) Acier résistant à l'usure
L'acier résistant à l'usure est principalement utilisé pour fabriquer des pièces qui résistent à l'usure sévère et aux chocs violents, telles que les chenilles de véhicules, les plaques de mâchoires de concasseurs, les revêtements de broyeurs à boulets, les godets d'excavateurs et les aiguillages de chemin de fer. L'acier résistant à l'usure présente une bonne ténacité et une bonne résistance à l'usure.
L'acier à haute teneur en manganèse est actuellement le principal acier résistant à l'usure, avec une teneur en carbone de 0,9% à 1,4% et une teneur en manganèse de 11% à 14%. Cet acier est difficile à usiner et est principalement coulé. Les aciers courants à haute teneur en manganèse comprennent des nuances telles que ZGMn13-1, ZGMn13-2, ZGMn13-3 et ZGMn13-4.
II. Matériaux métalliques non ferreux
Métaux autres que l'acier, tels que l'aluminium, le magnésium, le cuivre et le plomb, ainsi que leurs alliages, sont collectivement désignés sous le nom de "matériaux métalliques non ferreux". Les matériaux métalliques non ferreux occupent une place importante dans les matériaux métalliques. Parmi eux, l'aluminium et les alliages d'aluminium, le cuivre et les alliages de cuivre, le titane et les alliages de titane présentent des caractéristiques telles qu'une faible densité, une résistance spécifique élevée, une résistance à la chaleur, une résistance à la corrosion et une conductivité électrique, qui sont nettement supérieures à celles de l'acier ordinaire et dépassent même celles de certains aciers à haute résistance, ce qui en fait des matériaux métalliques indispensables dans la tôlerie.
1. Aluminium et alliages d'aluminium
L'aluminium pur présente une bonne conductivité électrique et thermique et une grande plasticité. Il est souvent utilisé pour fabriquer des conducteurs et des condensateurs. Toutefois, en raison de sa faible résistance, il n'est pas adapté à une utilisation en tant que matériau structurel. Pour améliorer sa résistance, des éléments d'alliage (tels que le silicium, le cuivre, le magnésium, le manganèse, etc.) sont souvent ajoutés à l'aluminium pur pour former des alliages d'aluminium. ) sont souvent ajoutés à l'aluminium pur pour former des alliages d'aluminium. Ces alliages d'aluminium conservent généralement des propriétés particulières telles qu'une faible densité (environ 2,5 à 2,88 g/cm3), une résistance à la corrosion et une bonne conductivité thermique.
(1) Méthode de désignation des catégories d'aluminium et d'alliages d'aluminium
L'aluminium et les alliages d'aluminium sont désignés par une catégorie à quatre chiffres et une catégorie à quatre caractères. Les séries de groupes et de qualités de l'aluminium et des alliages d'aluminium sont indiquées dans le tableau 7.
Tableau 7 Séries de groupes et de grades d'aluminium et d'alliages d'aluminium
| Groupe | Série de grades |
| Aluminium pur (teneur en aluminium non inférieure à 99,00%) | 1××× |
| Alliage d'aluminium avec le cuivre comme principal élément d'alliage | 2××× |
| Alliage d'aluminium avec le manganèse comme principal élément d'alliage | 3××× |
| Alliage d'aluminium avec du silicium comme principal élément d'alliage | 4××× |
| Alliage d'aluminium avec du magnésium comme principal élément d'alliage | 5××× |
| Alliage d'aluminium dont les principaux éléments d'alliage sont le magnésium et le silicium, et le Mg2Phase Si comme phase de renforcement | 6××× |
| Alliage d'aluminium avec le zinc comme principal élément d'alliage | 7××× |
| Alliage d'aluminium avec d'autres éléments d'alliage comme élément d'alliage principal | 8××× |
| Groupe d'alliage de réserve | 9××× |
(2) Comparaison des nouvelles et anciennes qualités d'aluminium et d'alliages d'aluminium corroyés
Pour des raisons historiques, les qualités d'aluminium corroyé et d'alliages d'aluminium sont encore souvent utilisées dans la production. Les anciennes qualités d'aluminium et de ses alliages sont représentées par une combinaison de préfixes de code ou de symboles d'éléments suivis de numéros de composition ou de numéros de séquence combinés à des noms de catégories ou de groupes de produits, y compris :
1) Les codes de produits sont représentés par une combinaison de lettres chinoises pinyin, de symboles d'éléments chimiques et de chiffres arabes, comme l'aluminium représenté par L, l'aluminium dur par LY et l'aluminium antirouille par LF.
2) Les codes relatifs à l'état, aux méthodes de traitement et aux caractéristiques des produits sont représentés par des lettres chinoises pinyin, telles que R pour traitement à chaud, M pour état recuit, T pour extra dur, Y pour dur, Y1 pour 3/4 dur, Y2 pour 1/2 dur, Y3 pour 1/3 dur et Y4 pour 1/4 dur.
Les catégories d'aluminium industriel pur en Chine sont compilées en fonction des limites d'impureté, telles que L1, L2, L3, etc. L est l'initiale du mot chinois pinyin signifiant "aluminium", et plus le chiffre qui le suit est élevé, plus la pureté est faible. Les catégories d'aluminium de haute pureté L01 à L04 ont une teneur en aluminium supérieure à 99,93%, et plus le chiffre qui suit est élevé, plus la pureté est grande, comme L04 dont la teneur en aluminium n'est pas inférieure à 99,996%.
Les alliages d'aluminium peuvent être divisés en alliages d'aluminium corroyés et en alliages d'aluminium moulés en fonction de leur composition et de leurs caractéristiques de traitement. Les alliages d'aluminium corroyés produits en Chine sont classés en aluminium dur, aluminium antirouille, aluminium super dur et aluminium forgé en fonction de leurs principales caractéristiques de performance.
Le tableau 8 compare les nouvelles et les anciennes qualités d'aluminium et d'alliages d'aluminium corroyés.
Tableau 8 Comparaison des nouvelles et anciennes qualités d'aluminium et d'alliages d'aluminium corroyés
| Nouvelle qualité (GB/T3190-2008) | Ancien grade |
| 1035 | L4 |
| 1050A | L3 |
| 1060 | L2 |
| 1070A | L1 |
| 1100 | L5-1 |
| 1200 | L5 |
| 5056 | LF5-1 |
| 5083 | LF4 |
| 1A85 | LG1 |
| 1A50 | LB2 |
| 1A30 | L4-1 |
| 2A01 | LY1 |
| 2A02 | LY2 |
| 2A04 | LY4 |
| 2A06 | LY6 |
| 2A10 | LY10 |
| 2A11 | LY11 |
| 2B11 | LY8 |
| 2A12 | LY12 |
| 2B12 | LY9 |
| 2A13 | LY13 |
| 2A14 | LD10 |
| 2A16 | LY16 |
| 2B16 | LY16-1 |
| 2A17 | LY17 |
| 2A20 | LY20 |
| 2A21 | 214 |
| 2A25 | 225 |
| 2A49 | 149 |
| 2A50 | LD5 |
| 2B50 | LD6 |
| 2A70 | LD7 |
| 2B70 | LD7-1 |
| 2A80 | LD8 |
| 2A90 | LD9 |
| 3A21 | LF21 |
| 4A01 | LT1 |
| 4A11 | LD11 |
| 4A13 | LT13 |
| 4A17 | LT17 |
| 6061 | LD30 |
| 6063 | LD31 |
| 6070 | LD2-2 |
| 7003 | LC12 |
| 1A99 | LG5 |
| 1A97 | LG4 |
| 1A93 | LG3 |
| 1A90 | LG2 |
| 4A91 | 491 |
| 5A01 | LF15 |
| 5A02 | LF2 |
| 5A03 | LF3 |
| 5A05 | LF5 |
| 5B05 | LF10 |
| 5A06 | LF6 |
| 5B06 | LF14 |
| 5A12 | LF12 |
| 5A13 | LF13 |
| 5A30 | LF16 |
| 5A33 | LF33 |
| 5A41 | LT41 |
| 5A43 | LF43 |
| 5A66 | LT66 |
| 6A01 | 6N01 |
| 6A02 | LD2 |
| 6B02 | LD2-1 |
| 6A51 | 651 |
| 7A01 | LB1 |
| 7A03 | LC3 |
| 7A04 | LC4 |
| 7A05 | 705 |
| 7B05 | 7N01 |
| 7A09 | LC9 |
| 7A10 | LC10 |
| 7A15 | LC15, 157 |
| 7A19 | LC19, 919 |
| 7A31 | 183-1 |
| 7A33 | LB733 |
| 7A52 | LC52 |
| 8A06 | L6 |
(3) Propriétés mécaniques, principales caractéristiques et applications de l'aluminium et des alliages d'aluminium couramment utilisés
Le tableau 9 présente les propriétés mécaniques, les principales caractéristiques et les applications de l'aluminium et des alliages d'aluminium couramment utilisés.
Tableau 9 Propriétés mécaniques, principales caractéristiques et applications de l'aluminium et des alliages d'aluminium couramment utilisés
| Grade | État des matériaux | Résistance au cisaillement τ//MPa | Résistance à la traction σb/MPa | Élongation δ10(%) | Limite d'élasticité σs/MPa | Principales caractéristiques et applications |
| 1070A(L1), 1050A(L3), 1200(L5) | Recuit | 78 | 74～108 | 25 | 49～78 | Il présente une résistance élevée à la corrosion, une plasticité, une conductivité électrique et une conductivité thermique élevées, est facile à traiter sous pression, présente une bonne soudabilité, mais une faible résistance mécanique et une mauvaise usinabilité. Il est principalement utilisé pour les pièces non porteuses et les plaques signalétiques. |
| Trempe à froid | 98 | 118～147 | 4 | Un | ||
| 3A21(LF21) | Recuit | 69～98 | 108～142 | 19 | 49 | Il s'agit de l'aluminium antirouille le plus utilisé, avec une faible résistance et qui ne peut pas être renforcé par un traitement thermique, de sorte que les méthodes de travail à froid sont souvent utilisées pour améliorer ses propriétés mécaniques. Il présente une grande plasticité à l'état recuit, une faible plasticité lors de l'écrouissage, une bonne résistance à la corrosion, une bonne soudabilité et une faible usinabilité. Il est utilisé pour les pièces à faible charge travaillant dans des milieux liquides ou gazeux. |
| Trempe à froid | 98～137 | 152～196 | 13 | 127 | ||
| 5A02(LF2) | Recuit | 127～158 | 177～225 | 20 | 98 | Il présente une résistance à la fatigue, une plasticité et une résistance à la corrosion élevées, ne peut pas être renforcé par un traitement thermique, présente une bonne usinabilité à l'état d'écrouissage ou d'écrouissage semi-froid, et une mauvaise usinabilité à l'état recuit, et peut être poli. Il est utilisé pour les conteneurs ou les pièces à charge moyenne travaillant dans des milieux liquides ou gazeux. |
| Trempe à froid | 158～196 | 225～275 | - | 206 | ||
| 7A04(LC4) | Recuit | 170 | 250 | - | Un | Utilisé pour les pièces structurelles porteuses principales présentant des exigences de légèreté, telles que les poutres d'avion, les fermes, les cadres de renforcement, les joints de peau et les trains d'atterrissage. |
| Trempe et vieillissement artificiel | 350 | 500 | - | 460 | ||
| 2A12(LY12) | Recuit | 103～147 | 147～211 | 12 | 104 | Il s'agit d'un aluminium dur à haute résistance qui peut être renforcé par traitement thermique. À l'état recuit et fraîchement trempé, il présente une plasticité moyenne, une bonne soudabilité et une résistance modérée à la corrosion. Il est utilisé pour fabriquer diverses pièces ou composants soumis à des charges élevées. |
| Trempe et vieillissement naturel | 275～314 | 392～432 | 15 | 361 | ||
| Trempe et écrouissage à froid après trempe | 275～314 | 392～451 | 10 | 333 |
2. Cuivre et alliages de cuivre
Le cuivre pur peut être divisé en produits de fusion et en produits de traitement. Les produits de fusion peuvent être divisés en cuivre n° 1, cuivre n° 2 et cuivre n° 3 en fonction de la fraction massique des impuretés. Les produits de traitement sont divisés en cuivre pur, cuivre sans oxygène et cuivre désoxydé au phosphore en fonction de la fraction massique d'oxygène et des méthodes de production.
La méthode de numérotation du cuivre pur commence par l'initiale pinyin chinoise "T" pour "cuivre", suivie de 1, 2, 3, indiquant T1, T2, T3. Les méthodes de numérotation du cuivre exempt d'oxygène et du cuivre désoxydé au phosphore sont respectivement "T" + U (l'initiale pinyin pour "non") + numéro de série, et "T" + P + numéro de série.
Le cuivre pur est un métal précieux qui présente les avantages exceptionnels d'une excellente conductivité électrique, d'une excellente conductivité thermique et d'une bonne résistance à la corrosion, mais d'une faible résistance et d'une très faible dureté, ainsi que d'une très bonne plasticité. Il est principalement utilisé comme matériaux conducteurs divers et comme matériaux conducteurs thermiques.
Pour utiliser les avantages du cuivre pur et améliorer ses propriétés mécaniques, des éléments d'alliage peuvent être ajoutés au cuivre pur pour former des alliages de cuivre. Ces alliages de cuivre conservent généralement une bonne conductivité électrique, une bonne conductivité thermique, une bonne résistance à la corrosion, une bonne résistance magnétique et des propriétés mécaniques suffisamment élevées.
(1) Méthode de représentation des nuances d'alliages de cuivre
Les alliages de cuivre peuvent être divisés en alliages de cuivre corroyés et alliages de cuivre coulés en fonction des processus de production, et en trois catégories en fonction de la composition chimique : le laiton avec Zn comme principal élément additif, le bronze avec Sn, Al, Be, Si, Ce, Cr comme principaux éléments additifs, et le cupronickel avec Ni comme principal élément additif.
Le cupronickel est un alliage de cuivre et de nickel, principalement utilisé pour fabriquer des pièces résistantes à la corrosion dans les machines et instruments de précision, ainsi que des résistances et des thermocouples. Dans les composants en tôle, le laiton et le bronze sont plus largement utilisés.
1) Laiton (alliage cuivre-zinc). La méthode de représentation des grades pour le laiton est la suivante :
① Le grade du laiton ordinaire commence par "H" (H est la première lettre du pinyin signifiant "jaune"), suivi de la valeur de la teneur en cuivre (en pourcentage), telle que H96, qui indique un laiton ordinaire dont la fraction massique en cuivre est d'environ 96%.
② Le grade des laitons spéciaux commence toujours par "H", suivi du symbole de l'élément additif principal, puis de la valeur de la teneur en cuivre (en pourcentage), comme HNi65-5, qui indique un laiton au nickel avec une fraction massique de cuivre d'environ 65% et une fraction massique de nickel d'environ 5%.
2) Cupronickel (alliage cuivre-nickel). La méthode de représentation de la teneur en cupronickel est la suivante :
① Le grade du cupronickel ordinaire commence par "B" (B est la première lettre du pinyin signifiant "blanc"), suivi de la valeur de la teneur en nickel (en pourcentage), telle que B5, qui indique que le cupronickel ordinaire a une fraction massique de nickel d'environ 5%.
② Le grade du cupronickel spécial commence toujours par "B", suivi du symbole de l'élément additif principal, puis de la valeur de la teneur en nickel (en pourcentage), telle que BFe10-1-1, qui indique un cupronickel ferreux avec une fraction massique de nickel d'environ 10%.
3) Le bronze. Tous les autres alliages de cuivre, à l'exception du laiton et du cupronickel, sont appelés bronze. Pour les distinguer, le nom de l'élément est préfixé au bronze, comme le bronze à l'étain, le bronze à l'aluminium, le bronze au béryllium, le bronze au manganèse, le bronze au silicium, etc.
La méthode de représentation du grade du bronze est la suivante : elle commence par "Q" (Q est la première lettre du pinyin signifiant "vert"), suivi du symbole de l'élément additif principal, puis de la valeur de la teneur de l'élément additif principal (fraction de masse), par exemple QSn1,5-2, qui indique un bronze à l'étain avec une fraction de masse d'étain d'environ 1,5%.
(2) Propriétés mécaniques, principales caractéristiques et applications du cuivre et des alliages de cuivre courants
Le tableau 10 présente les propriétés mécaniques, les principales caractéristiques et les applications du cuivre et des alliages de cuivre courants.
Tableau 10 Propriétés mécaniques, principales caractéristiques et applications du cuivre et des alliages de cuivre courants
| Nom du matériau | Grade | État des matériaux | Résistance au cisaillement τ/MPa | Résistance à la traction σb/MPa | Élongation δ10(%) | Limite d'élasticité σs/MPa | Principales caractéristiques et applications |
| Cuivre pur | T1, T2, T3 | Douceur | 157 | 196 | 30 | 69 | Il présente une conductivité électrique et thermique élevée, une résistance à la corrosion, une bonne ductilité et une bonne usinabilité, mais ses propriétés mécaniques sont faibles et il ne peut pas être utilisé comme pièce de structure. Il est principalement utilisé pour fabriquer des tuyaux d'huile, des joints d'étanchéité, des rivets et des pièces conductrices. |
| Dur | 235 | 294 | 3 | - | |||
| Laiton | H62 | Douceur | 255 | 294 | 35 | - | Il possède de bonnes propriétés mécaniques, une meilleure plasticité à chaud qu'à froid, une bonne usinabilité, une facilité de brasage et de soudage, une résistance à la corrosion, mais il est sujet à la corrosion fissurante sous contrainte. Il est bon marché et largement utilisé. Il est principalement utilisé pour la fabrication de diverses pièces embouties et de pièces porteuses fabriquées par pliage, telles que les vis, les écrous, les radiateurs, etc. |
| Semi-dur | 294 | 373 | 20 | 196 | |||
| Dur | 412 | 412 | 10 | - | |||
| H68 | Douceur | 235 | 294 | 40 | 98 | Il présente une bonne plasticité, une résistance élevée, une bonne usinabilité, une facilité de soudage, peut résister à la corrosion générale, mais est sujet à la corrosion fissurante sous contrainte. Il est principalement utilisé pour la fabrication de diverses pièces embouties complexes et de pièces conductrices de chaleur, telles que les tuyaux, les soufflets, les joints, etc. | |
| Semi-dur | 275 | 343 | 25 | - | |||
| Dur | 392 | 392 | 15 | 245 | |||
| Laiton de plomb | HPb59-1 | Douceur | 300 | 350 | 25 | 145 | Il présente une bonne usinabilité, de bonnes propriétés mécaniques, peut supporter des traitements sous pression à chaud et à froid, est facile à braser et à souder, présente une bonne stabilité contre la corrosion générale, mais a tendance à se fissurer sous l'effet de la corrosion sous contrainte. Il convient à la fabrication de diverses pièces structurelles par estampage à chaud et usinage, telles que les vis, les rondelles, les joints, les douilles, les écrous, etc. |
| Dur | 400 | 450 | 5 | 420 | |||
| Manganèse Laiton | HMn58-2 | Douceur | 340 | 390 | 25 | 170 | Bonne résistance à la corrosion. Convient à la fabrication de pièces d'instruments et d'amortisseurs, ainsi qu'à la fabrication de pièces brasées à haute résistance. |
| Semi-dur | 400 | 450 | 15 | - | |||
| Dur | 520 | 600 | 5 | - | |||
| Bronze phosphoreux à l'étain, Zinc à l'étain Bronze | QSn6.5-0.4 QSn4-3 | Douceur | 255 | 294 | 38 | 137 | Il présente une résistance à l'usure et une élasticité élevées, ainsi qu'une bonne résistance magnétique. Il est principalement utilisé pour fabriquer des ressorts et leurs éléments élastiques, des pièces résistantes à l'usure, etc. |
| Dur | 471 | 539 | 3～5 | - | |||
| Extra dur | 490 | 637 | 1～2 | 535 | |||
| Aluminium Bronze | QAl7 | Recuit | 520 | 600 | 101 | 186 | Traitement sous pression à froid. Résistance au frottement léger, bonne résistance à la corrosion et certaine résistance à l'acide sulfurique et à l'acide acétique. Convient à la fabrication de pièces travaillant dans l'eau de mer, de pièces chimiques, de contacts mobiles, etc. |
| Non recuit | 560 | 650 | 5 | 250 | |||
| Aluminium Bronze au manganèse | QAl9-2 | Douceur | 360 | 450 | 18 | 300 | Il présente une grande solidité, une très bonne résistance à la corrosion dans l'atmosphère et l'eau de mer, peut être soudé électriquement et au gaz, n'est pas facile à braser et présente une bonne aptitude à la transformation sous pression à chaud et à froid. Il est principalement utilisé pour fabriquer des pièces et des raccords de tuyauterie résistants à la corrosion et à haute résistance, fonctionnant dans des milieux à vapeur inférieurs à 250°C, ainsi que des pièces sur les navires. |
| Dur | 480 | 600 | 5 | 500 | |||
| Bronze au silicium et au manganèse | QSi3-1 | Douceur | 280～300 | 350～380 | 40～45 | 239 | Il présente une résistance et une élasticité élevées, une bonne résistance à l'usure, une bonne plasticité et ne diminue pas à basse température. Il est facile à braser et à souder, ne produit pas d'étincelles lorsqu'il est frappé, présente une bonne résistance à la corrosion, mais l'effet du traitement thermique est médiocre. Il est généralement utilisé à l'état trempé à froid. Il est utilisé pour fabriquer des ressorts, des éléments élastiques, des pièces fonctionnant dans des milieux corrosifs, ainsi que des roues à vis sans fin, des engrenages, des douilles, etc. |
| Dur | 480～520 | 600～650 | 3～5 | 540 | |||
| Extra dur | 560～600 | 700～750 | 1～2 | - | |||
| Bronze au béryllium | QBe2 | Douceur | 240～480 | 300～600 | 30 | 250～350 | Il présente une résistance, une élasticité, une limite d'élasticité et une limite de fatigue très élevées, ainsi qu'une conductivité, une conductivité thermique, une résistance à l'usure et une dureté élevées. Il est non magnétique, ne produit pas d'étincelles lorsqu'il est frappé et est facile à souder et à braser. Il présente une bonne résistance à la corrosion dans l'atmosphère et l'eau de mer. Il est utilisé pour la fabrication de divers instruments de précision, de ressorts et d'éléments élastiques dans les instruments, de diverses pièces résistantes à l'usure, de roulements et de bagues fonctionnant à haute température, à haute pression et à grande vitesse. |
| Dur | 520 | 660 | 2 | - |
3. Titane et alliages de titane
Les matériaux en titane peuvent être divisés en titane chimiquement pur (titane iodé), en titane industriel pur et en alliages de titane en fonction de leur fraction massique de composition. Le titane chimiquement pur est un titane de haute pureté, représenté par le TAD, avec une pureté allant jusqu'à 99,95% et une faible fraction massique d'impuretés. Le titane industriel pur présente une fraction massique d'impuretés légèrement plus importante et peut être divisé en neuf grades sur la base de la teneur en impuretés, les grades étant représentés par TA1, TA2, TA3, etc., la pureté diminuant au fur et à mesure que le numéro d'ordre augmente.
La limite d'élasticité et la résistance à la traction du titane industriel pur à température ambiante sont proches, avec un rapport d'élasticité élevé et un module d'élasticité faible. Cependant, à mesure que la température augmente, la résistance diminue pour atteindre environ la moitié de celle à température ambiante. Inversement, lorsque la température diminue, la résistance augmente, mais la plasticité diminue considérablement. Pour le titane industriel pur de haute pureté, il n'y a pas de fragilité de transition à basse température, et la résistance aux chocs augmente à basse température. Par conséquent, le TA1 et le TAD peuvent être utilisés en toute sécurité à -196°C.
Pour améliorer certaines propriétés du titane pur, des éléments d'alliage sont souvent ajoutés au titane pur pour le renforcer, formant ainsi des alliages de titane. Les principaux éléments d'alliage ajoutés comprennent Al, Sn, V, Cr, Mo, Fe, Si, etc. L'ajout d'éléments d'alliage peut améliorer la solidité, la résistance à la chaleur et la résistance à la corrosion des alliages de titane dans une certaine mesure.
Les alliages de titane sont divisés en alliages de titane déformés (transformés) et en alliages de titane coulés en fonction de la méthode de formage, et en alliages de titane structurels (température de travail inférieure à 400°C), alliages de titane résistants à la chaleur (température de travail supérieure à 400°C) et alliages de titane résistants à la corrosion en fonction des caractéristiques d'utilisation.
(1) Méthode de désignation des grades de titane et d'alliages de titane
Le grade du titane et des alliages de titane est composé de la lettre "T" + une lettre représentant le type de structure de l'élément du métal ou de l'alliage (A, B, C) et un numéro d'ordre, "ELI" indiquant une interstitialité extra-faible. A représente le titane de type α et les alliages de titane de type α, B représente les alliages de titane de type β et C représente les alliages de titane de type α+β. Les différents états structurels du titane et des alliages de titane présentent des caractéristiques différentes.
(2) Propriétés mécaniques, principales caractéristiques et applications du titane et des alliages de titane couramment utilisés
Le tableau 11 présente les propriétés mécaniques, les principales caractéristiques et les applications du titane et des alliages de titane couramment utilisés.
Tableau 11 Propriétés mécaniques, principales caractéristiques et applications du titane et des alliages de titane couramment utilisés
| Nom du matériau | Grade | État des matériaux | Résistance au cisaillement τ/MPa | Résistance à la traction σb/MPa | Élongation δ10(%) | Limite d'élasticité σs/MPa | Principales caractéristiques et applications |
| Alliage de titane | TA1 | Recuit | 360～480 | 450～600 | 25～30 | - Un | Faible densité, résistance spécifique élevée, bonne performance à haute et basse température, excellente résistance à la corrosion, principalement utilisé pour la fabrication de pièces structurelles de l'industrie aérospatiale, telles que les boulons, les rivets, les pièces de tôlerie, etc. |
| TA2 | 440～600 | 550～750 | 20～25 | - | |||
| TB5 | 640～680 | 800～850 | 15 | - |
Note : Les deux premiers chiffres du grade indiquent le code du type de structure en titane ou en alliage de titane, et le troisième chiffre indique le numéro de séquence du titane ou de l'alliage de titane.
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