SAE 4340 Aciers de construction
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SAE 4340 Composition chimique
SAE J 404: 2009 / Compositions chimiques des aciers alliés SAE
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SAE 4340 Propriétés physiques
Température
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SAE 4340 Traitement thermique
- Préchauffage : Le préchauffage jusqu'à la stabilisation au four dans la plage de 900 à 1200 °F (de 482 à 649 °C) est recommandé avant de chauffer les pièces au-dessus de 1300 °F (704 °C) si les pièces ont déjà été traitées thermiquement à une dureté supérieure à 35 HRC, ont des changements brusques d'épaisseur de section, ont des angles rentrants nets, ont des surfaces usinées finies, ont été soudés, ont été formés ou redressés à froid, ont des trous ou ont des encoches ou des coins tranchants ou seulement légèrement arrondis.
Recuit : Chauffé à 843 °C (les températures ≥ 704 °C doivent être refroidies à une vitesse ne dépassant pas 111 °C par heure jusqu’à moins de 427 °C). Le temps de trempage (pour le recuit, la normalisation et l'austénitisation) est spécifié ci-dessous. Refroidi à l’air à température ambiante. Des traitements de recuit isotherme peuvent être utilisés à condition d'obtenir une dureté équivalente (chauffé à la température de recuit, trempé pendant le temps spécifié ci-dessus, refroidi à une température inférieure à la température critique, maintenu pendant un temps suffisant pour terminer la transformation et refroidi à l'air à température ambiante).
Recuit sous-critique : Au besoin, un recuit sous-critique doit être effectué avant le durcissement en chauffant à une température établie entre 1150 et 1250 °F (621 et 677 °C). Refroidissement à température ambiante.
Pré-durcissement recuit de détente : Au besoin, la détente des contraintes avant le durcissement doit être effectuée conformément à AMS2759/11 avant le durcissement en chauffant à une température définie entre 1000 et 1250 °F (538 et 677 °C). Refroidissement à température ambiante.
Normalisation : Chauffé à 899 °C. La circulation d'air ou d'atmosphère est recommandée pour les épaisseurs supérieures à 76 mm. La normalisation peut être suivie d'un revenu ou d'un recuit sous-critique.
Durcissement (austénitisation et trempe) : Chauffé à 816-843 °C, tout point de consigne dans cette plage est acceptable. Les pièces doivent être refroidies à ou en dessous de la température de l’agent de trempe ou à une température suffisamment basse pour réaliser une transformation complète, avant le revenu. L’agent trempant de durcissement doit être de l'huile ou du polymère. Avant le revenu initial, les pièces peuvent être revenues pendant au moins 2 heures à une température, généralement 400 °F (204 °C), qui est inférieure à la température de revenu. Les pièces soudées et les pièces brasées dont la température de brasage est supérieure à la température de normalisation doivent être normalisées avant le durcissement. Pour les alliages soudés ou brasés qui ne sont pas normalisés, les pièces doivent être recuites. Les pièces soudées doivent être préchauffées. Les pièces identifiées comme tolérantes aux dommages, critiques pour l'entretien ou critiques pour la rupture doivent être dans l'état normalisé avant le durcissement, à moins que l'alliage ne soit pas normalisé, auquel cas la pièce doit être recuite.
Revenu : Les pièces doivent être revenues dans les deux heures suivant la trempe. Températures de revenu suggérées :
pour TS 862-1034 MPa, HRC 26-34 et l'agent de trempe à l'huile ou au polymère est de 649 °C
pour le TS 1034-1172 MPa, HRC 33-38 et l'agent de trempe à l'huile ou au polymère est de 593 °C
pour TS 1103-1241 MPa, HRC 36-40 et l'agent de trempe à l'huile ou au polymère est de 552 °C
pour TS 1241-1379 MPa, HRC 40-43 et l'agent de trempe à l'huile ou au polymère est de 496 °C
pour TS 1379-1517 MPa, HRC 43-46 et l'agent de trempe à l'huile ou au polymère est de 441 °C (au moins deux opérations de revenu sont nécessaires).
L'acier n'est pas recommandé pour les autres gammes TS.
Températures de revenu approximatives suggérées en fonction de la dureté à l'état trempé :
pour TS 965-1103 MPa : HRC 47-49 est 538 °C, HRC 50-52 est 566 °C, HRC 53-55 est 593 °C, HRC 56-58 est 635 °C, pour HRC ≥ 59 est 663 °C
pour TS 1034-1172 MPa : HRC 47-49 est 496 °C, HRC 50-52 524 °C, HRC 53-55 est 552 °C, HRC 56-58 est 593 °C, HRC ≥ 59 est 621 °C
pour TS 1103-1241MPa : HRC 50-52 482 °C, HRC 53-55 est 524 °C, HRC 56-58 est 566 °C, pour HRC ≥ 59 est 593 °C
pour TS 1172-1310 MPa : HRC 50-52 est 454 °C, HRC 53-55 est 496 °C, HRC 56-58 est 538 °C, pour HRC ≥ 59 est 566 °C
pour TS 1241-1379 MPa : HRC 50-52 est 427 °C, HRC 53-55 est 468 °C, HRC 56-58 est 510 °C, pour HRC ≥ 59 est 538 °C
pour TS 1310-1448 MPa : HRC 50-52 est 385 °C, HRC 53-55 est 427 °C, HRC 56-58 est 482 °C, pour HRC ≥ 59 est 524 °C
pour TS 1379-1517 MPa : HRC 53-55 est de 399 °C, HRC 56-58 est de 454 °C, pour HRC ≥ 59 est de 510 °C (au moins deux opérations de revenu sont nécessaires).
L'acier n'est pas recommandé pour les autres plages de dureté.
Le temps de trempage ne doit pas être inférieur à 2 heures plus 1 heure supplémentaire pour chaque pouce (25 mm) d'épaisseur ou fraction de plus de 1 pouce (25 mm). L'épaisseur est définie dans AMS2759. Lorsque des thermocouples de charge sont utilisés, le temps de trempage doit être de 2 à 3 heures. Plusieurs cycles de revenu sont autorisés. Lorsque plusieurs cycles de revenu sont nécessaires, les pièces doivent être refroidies à température ambiante entre les traitements de revenu. Lorsque le revenu ne peut pas être démarré dans les 4 heures suivant la fin de la trempe, les pièces doivent être revenues instantanément pendant 2 heures minimum à une température inférieure à la température de réglage finale de revenu, généralement 400 °F (204 °C). Pour les pièces ayant une résistance minimale à la traction inférieure à 180 ksi (1241 MPa), le redressage peut être effectué à froid sans détente des contraintes. Pour les pièces durcies et revenu à une résistance à la traction minimale de 180 ksi (1241 MPa) et plus, le redressage doit être effectué pendant le revenu, ou par chauffage à une température ne dépassant pas 50 °F (28 °C) en dessous de la température de revenu. Le lissage tiède ou à chaud après le revenu doit être suivi d'une détente. Il est permis de revenir à une température ne dépassant pas la dernière température de revenu après le redressement pendant le revenu.
Le temps de trempage pour le recuit, la normalisation et l'austénitisation :
t ≤ 6,35 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 25 minutes ou 18 minutes (sel)
6,35 < t ≤ 12,70 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 45 minutes ou 35 minutes (sel)
12,70 < t ≤ 25,40 mm, temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 1 heure ou 40 minutes (sel)
25,40 < t ≤ 38,10 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 1 heure et 15 minutes ou 45 minutes (sel)
38,10 < t ≤ 50,80 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 1 heure et 30 minutes ou 50 minutes (sel)
50,80 < t ≤ 63,50 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 1 heure et 45 minutes ou 55 minutes (sel)
63,50 < t ≤ 76,20 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 2 heures ou 1 heure (sel)
76,20 < t ≤ 88,90 mm, temps de trempage minimum (air ou atmosphère ) est de 2 heures et 15 minutes ou 1 heure et 5 minutes (sel)
88,90 < t ≤ 101,60 mm, temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 2 heures et 30 minutes ou 1 heure et 10 minutes (sel)
101,60 < t ≤ 114,30 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 2 heures et 45 minutes ou 1 heure et 15 minutes (sel)
114,30 < t ≤ 127,00 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est de 3 heures ou 1 heure et 20 minutes (sel)
127,00 < t ≤ 203,20 mm, le temps de trempage minimum (air ou atmosphère) est 3 heures et 30 minutes ou 1 heure et 40 minutes (sel)
> 203,20 mm, le temps de trempage minimum est de 4 heures et 30 minutes pour chaque 76 mm ou par incrément de 76 mm supérieur à 203 mm (air ou atmosphère) ou 2 heures plus 20 minutes par tranche de 76 mm ou par incrément de 76 mm supérieur à 203 mm (sel)
L'épaisseur est la dimension minimale de la section la plus lourde de la pièce.
Les pièces revêtues de plaques de cuivre ou de revêtements réfléchissants similaires qui ont tendance à réfléchir la chaleur radiante doivent voir leur temps de trempage augmenté d'au moins 50 %, sauf si des thermocouples de charge sont utilisés. Cette augmentation ne s'applique pas au traitement thermique au bain de sel, au revenu ou au traitement sous zéro.
Les pièces doivent être maintenues pendant un temps suffisant pour garantir que le centre de la zone la plus massive a atteint la température et que la transformation et la diffusion nécessaires ont eu lieu.
Le temps de trempage maximal à la température ne doit pas dépasser trois fois le temps de trempage minimal, y compris les ajouts de temps pour le placage de cuivre ou un revêtement réfléchissant similaire.
Des temps plus longs peuvent être nécessaires pour les pièces aux formes complexes ou les pièces qui ne chauffent pas uniformément. - Annealing temperature: 843°C (1550°F), cool at a rate not to exceed 111°C (200°F) per hour to below 427°C (800°F). Normalizing temperature: 899°C (1650°F); Austenitizing temperature: 816 - 843°C (1500 - 1550°F). Hardening quenchant: oil, polymer, inert gas. (Marquenching in a nitrate/nitrite salt bath, oil bath, or alternate quenchant operated at a set temperature applicable to the alloys processed is permitted. The parts shall be in the marquenching bath only for sufficient time to stabilize the parts at the bath temperature, but not less than 2 minutes, followed by cooling to approximately ambient temperature. Salt residues shall be removed by a hot water rinse before air tempering).
Tempering: 218 - 254°C (425 - 490°F), at least two tempering operations are required.
All parts, shall be in one of the following conditions prior to austenitizing: normalized, normalized or tempered or hardened. If those parts have been normalized only without tempering or overaging, they shall be preheated before exposure to the austenitizing temperature.
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