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Caractéristiques des matériaux en acier pour l'usinage CNC
  • Haute résistance et dureté : résistance à la traction jusqu'à 500-2000 MPa (2 à 8 fois celle de l'aluminium), adaptée aux composants structurels à charge élevée.
  • Difficulté de coupe élevée : il faut utiliser des outils en carbure de tungstène (tels que YW1/YW2), vitesse de coupe généralement 1/3-1/5 de l'aluminium.
  • Contrôle de la déformation thermique : faible conductivité thermique (environ 45 W/m・K), nécessite un refroidissement suffisant pour éviter la déformation de la pièce.
  • Traitement de surface diversifié : peut améliorer les performances grâce à la trempe, la cémentation, la galvanoplastie, etc.
  • Grandes différences de performances de soudage : l'acier inoxydable nécessite un fil de soudage spécial, l'acier à haute résistance est sujet à une concentration de contraintes après le soudage.
  • Stratification évidente des coûts : l'acier au carbone ordinaire (tel que Q235) a le coût le plus bas, le coût du matériau en acier rapide (tel que M2) peut être plus de 10 fois supérieur.
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Tableau de classification des matériaux en acier couramment utilisés

Grade

Résistance à la traction (MPa)

Limite d'élasticité (MPa)

Caractéristiques principales

Scénarios d'application

acier 45

600

355

Propriétés mécaniques complètes, facile à usiner

Engrenages, arbres, gabarits de moules

Q235

375-500

235

Acier à faible teneur en carbone, excellente soudabilité

Composants structurels de bâtiments, boîtiers mécaniques ordinaires

1215

420

300

Acier facile à usiner (contenant du plomb)

Vis de précision, pièces de tour automatique

1022

450

250

Acier à faible teneur en carbone, bonne soudabilité

Chaînes, pignons, boulons

1010

330

210

Acier à très faible teneur en carbone, haute ductilité

Pièces embouties, tubes en acier, fils de fer

12L14

450

300

Acier contenant du plomb facile à usiner

Pièces d'instruments, engrenages miniatures

10B21

520

345

Acier au bore, excellentes propriétés de carburation

Engrenages automobiles, arbres à cames

40Cr

980

785

Acier de construction allié à haute résistance

Arbres de transmission, tiges de piston, engrenages

SS410

540

345

Acier inoxydable martensitique

Outils de coupe, arbres de pompe, vannes

65 millions

980

785

Acier à ressort, haute limite élastique

Ressorts, ressorts moteurs, pièces résistantes à l'usure

Analyse des propriétés des matériaux en acier :
✔ Impact du traitement thermique : la dureté de l'acier 45 augmente jusqu'à HRC55 après trempe, mais un revenu est nécessaire pour réduire la fragilité ; le 65Mn nécessite une trempe + un revenu à température moyenne pour obtenir un module d'élasticité HRC42-48.
✔ Différences de paramètres d'usinage : la vitesse de coupe 12L14 peut atteindre 150 m/min (acier ordinaire 60-80 m/min).
✔ Le SS410 souffre d'un écrouissage sévère, il est recommandé d'utiliser des outils CBN.
✔ Attention au soudage : le 40Cr nécessite un préchauffage à 200℃ avant le soudage et un revenu après le soudage pour éliminer les contraintes. ✔ Pour le soudage SS410, il est recommandé d'utiliser le fil de soudage ER410.
✔ Compatibilité du traitement de surface : l'acier 45 convient au traitement de trempe + noircissement ; le 10B21 a une dureté de surface HRC58-62 après cémentation et trempe.
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Stratégie de sélection des matériaux :
✔ Priorité à la résistance : acier 65Mn > 40Cr > 45
✔ Résistance à la corrosion : SS410 > Q235 (après galvanisation) > 1010
✔ Efficacité d'usinage : 12L14 > 1022 > 40Cr
✔ Coût global : Q235 (le plus bas)
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Procédé de traitement de surface des matériaux en acier
◆ Trempe : améliore la dureté (HRC40-60), utilisée pour les pièces de type outil.
◆ Galvanisation : épaisseur du revêtement 5-25μm, empêche la corrosion atmosphérique (comme les structures extérieures en acier).
◆ Chromage : épaisseur du revêtement 0,2-0,5 μm, améliore la résistance à l'usure et la brillance (tiges de piston hydrauliques).
◆ Traitement de noircissement : génère un film Fe₃O₄, antirouille + décoration (pièces standards).
◆ Cémentation et trempe : dureté de surface HRC58-62, le noyau maintient la ténacité (engrenages).
◆ Revêtement en poudre : épaisseur du film 60-100 μm, offre une protection contre la corrosion et des effets décoratifs (caissons d'armoires).
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