Comparaison des aciers en génie mécanique avec d’autres normes telles que JIS et AISI

Il existe différents systèmes de désignation pour les propriétés de l’acier. Les normes sous-jacentes constituent la base de la classification et de la désignation des nuances d’acier à l’aide des numéros du matériau. Dans cet article, nous comparons les qualités d’acier classées selon DIN/EN/ISO avec leurs homologues respectifs dans JIS (norme industrielle japonaise).

Qu’est-ce que l’acier ?

Selon la norme DIN EN 10020 Partie 1, l’acier désigne un matériau qui se compose principalement de fer et qui a une teneur maximale en carbone de 2 %. Les composés de fer et de carbone dont la teneur en carbone est supérieure à 2 % sont des fontes. La fraction de masse du fer est supérieure à celle de tout autre élément. En raison du minerai de fer utilisé dans sa production, l’acier contient toujours une quantité correspondante de silicium et de manganèse.

Les aciers peuvent être divisés en trois qualités principales en fonction de leur composition chimique :

• Aciers non alliés : composés de fer et de carbone, ainsi que de petites quantités d’autres éléments en dessous de limites définies.
• Aciers inoxydables (également appelés aciers anti-rouille) : fraction de masse d’au moins 10,5 % de chrome et d’un maximum de 1,2 % de carbone
• Aciers alliés : Contiennent au moins un élément d’alliage en plus du fer et du carbone. Les éléments d’alliage modifient les propriétés de l’acier. Les aciers alliés ne sont pas des aciers inoxydables.

La classification des types d’acier est divisée en fonction des classes de qualité.

Il existe des tableaux pour les différentes classes de qualité de l’acier.

Différents types d’acier et propriétés de l’acier

La composition de l’acier détermine ses propriétés. Le carbone, en tant que composant principal, influence, par exemple, la dureté et la résistance. Une teneur en carbone plus élevée entraîne généralement une dureté accrue, mais également une ductilité réduite (solidité). Les autres éléments d’alliage des alliages d’acier peuvent être :

• Le chrome (Cr) : Le chrome augmente la résistance à la corrosion de l’acier et est souvent présent dans les aciers inoxydables. Il permet également d’augmenter la résistance à des températures plus élevées.
• Le manganèse (Mn) : Le manganèse est utilisé pour améliorer la résistance et la dureté de l’acier, ainsi que pour la désulfuration et la désoxydation pendant la production d’acier.
• Le nickel (Ni) : Le nickel augmente la solidité, la résistance aux chocs et la stabilité à basse température. Il s’agit d’un élément d’alliage couramment utilisé dans les aciers inoxydables et les aciers alliés.
• Le molybdène (Mo) : Le molybdène améliore la résistance à la corrosion à la fissure sous contrainte et les propriétés de température élevée de l’acier. On le trouve dans de nombreux aciers alliés.
• Le vanadium (V) : Le vanadium augmente la résistance, la dureté et la résistance à l’usure de l’acier. Il est souvent utilisé dans les aciers à outils et les aciers à haute résistance.
• Le cuivre (Cu) : Le cuivre peut augmenter la résistance à la corrosion et la conductivité électrique de l’acier.
• Le silicium (Si) : Le silicium contribue à la désoxydation et augmente la résistance de l’acier. Il est courant dans les aciers de construction.
• Le titane (Ti) : Le titane augmente la résistance de l’acier.
• L’aluminium (AI) : L’aluminium peut augmenter la solidité et la résistance à la corrosion.

Le tableau suivant présente une vue d’ensemble des qualités d’acier courantes dans les différentes notations normalisées. Le caractère □ est un espace réservé dans la désignation.

Explication de la désignation des aciers

La désignation des aciers n’est pas uniforme. En général, cependant, on peut supposer que les normes DIN telles que DIN EN 10027-1 (selon le numéro de matériau composé de lettres de code et de chiffres) et DIN EN 10027-2 (selon la composition chimique) sont à la base des principes généraux.

Nom abrégé du matériau

Le DIN répertorie les exigences relatives aux noms abrégés des matériaux et les divise en deux groupes. Pour le Groupe 1, la désignation dépend de l’utilisation et des propriétés mécaniques de l’acier. Pour le Groupe 2, la désignation dépend de la composition chimique de l’acier. Cette désignation est logique lorsque les éléments d’alliage individuels fournissent des informations sur certaines propriétés telles que la résistance à la corrosion ou lorsqu’ils doivent subir un traitement thermique. Le nom abrégé du Groupe 1 est composé d’au moins un symbole principal et de la limite d’élasticité minimale en mégapascals, par exemple S235, où S signifie acier dans la construction métallique. Des symboles supplémentaires peuvent être ajoutés en fonction de la propriété et de l’utilisation, par exemple S235J2.

Un exemple de nom selon la composition chimique dans le Groupe 2 serait 42CrMo4. Le pourcentage de teneur de l’élément dans la composition en acier est indiqué. Par exemple, C45 pour un acier avec une teneur en carbone d’environ 0,45 %.

La désignation de l’acier selon les normes JIS est composée de la même manière. La désignation consiste généralement en une lettre indiquant le groupe ou le type d’acier, suivie d’un chiffre contenant des informations spécifiques sur la nuance d’acier (propriétés chimiques ou mécaniques). SS400, par exemple, signifie acier structurel non allié (SS = Structured Steel, acier structuré).

Numéro de matériau de l’acier

Les numéros de matériau sont attribués par l’Institut allemand de l’acier VDEh. La désignation comprend les paramètres suivants : X.YYZZ(AA). Les conditions suivantes s’appliquent :

• X = groupe principal
• Y = numéro de qualité (groupe d’acier)
• Z = numéro de comptage
• A = numéro de comptage étendu

Selon les normes européennes, le numéro de matériau pour l’acier commence toujours par 1., par exemple 1.7033 pour l’acier trempé et l’acier trempé allié au chrome.

Sélection du numéro de groupe d’acier

Ce numéro de matériau sert à identifier de manière unique les matériaux et à documenter les propriétés spécifiques des matériaux. Le numéro de matériau pour l’acier figure dans les tableaux.

Comparaison de la normalisation

Les qualités d’acier sont soumises à des normes différentes. Les normes servent à garantir la qualité, les propriétés et l’utilisation de l’acier dans diverses industries et applications. La liste suivante contient les normes des différents instituts et comités :

• JIS : Norme industrielle japonaise du Comité des normes industrielles japonaises.
• ISO : Norme internationale de l’Organisation internationale de normalisation.
• AISI : Norme américaine de l’American Iron and Steel Institute (AISI).
• DIN : Norme industrielle allemande de l’Institut allemand de normalisation (Deutsches Institut für Normung, DIN).
• EN : Normes européennes de l’un des Comités européens de normalisation (CEN, CENELEC, ETSI)
• BS : Norme britannique du British Standards Institute (BSI).