20MnCr5: Spécifications techniques de l’acier

01Acier 20MnCr5 : introduction et caractéristiques générales

L’acier 20MnCr5 (numéro de matériau 1.7147) est un acier allié de cémentation au manganèse-chrome, défini par la EN ISO 683-3:2022 (ex EN 10084). Il se livre et s’usine à l’état recuit, reçoit du carbone en surface par la cémentation et, après trempe et revenu, présente une couche dure sur un cœur qui reste tenace : c’est la combinaison qu’exige une dent d’engrenage, dure là où elle frotte et tenace là où elle fléchit.

Ce que la norme garantit sur cet acier est une liste fermée, et il vaut la peine de le dire d’emblée parce que cela explique la forme de cette page : les exigences opposables à la livraison sont trois - composition chimique, dureté à l’état de livraison et trempabilité. Tout le reste, à commencer par la dureté de la couche cémentée, résulte du cycle de traitement convenu sur la pièce. Là où la norme se tait, nous l’écrivons ci-dessous au lieu d’y mettre un chiffre pris ailleurs.

1.1Différences entre le 20MnCr5 et les aciers de cémentation conventionnels

Par rapport à un acier de cémentation non allié, le 20MnCr5 déplace le problème de la seule couche vers le cœur sous la couche : manganèse 1,10-1,40 % et chrome 1,00-1,30 % lui donnent une trempabilité que la norme mesure et garantit par l’essai Jominy, alors qu’un acier au seul carbone la laisse à la section de la pièce. Le manganèse donne son nom à la famille, et dans la désignation le 16MnCr5 porte le même MnCr5 : ce qui change dans le nom, c’est le seul chiffre du carbone. Dans le tableau de composition, en revanche, les deux nuances se séparent sur trois éléments, et le plus grand écart n’est pas le carbone mais le chrome : 1,00-1,30 % contre 0,80-1,10 %, le manganèse passant de 1,00-1,30 à 1,10-1,40 %.

Une différence pratique qui ne se lit que dans la norme concerne la coupe à froid : le 20MnCr5 est cisaillable à froid à l’état +S, non à l’état non traité, alors que le 16MnCr5 fait partie des nuances que la même norme donne pour cisaillables déjà non traitées. Qui cisaille à l’atelier ne peut pas tenir les deux nuances pour interchangeables sur ce point.

1.2Avantages du 20MnCr5 pour les applications industrielles

Le premier avantage est l’usinabilité avant traitement : à l’état recuit +A la norme fixe une dureté maximale de 217 HBW, et c’est le chiffre qui décrit vraiment la barre qui arrive à l’atelier, parce qu’il vaut pour toutes les exécutions et ne dépend pas du diamètre. C’est sur cette dureté que l’on tourne, que l’on taille les dentures et que l’on met les pièces à la cote, et seulement ensuite que l’on cémente.

Le deuxième est la prévisibilité du cœur. La bande de trempabilité +H est une exigence contractuelle, non une valeur indicative : elle peut être rappelée dans un cahier des charges et elle peut être contestée. Le troisième tient au périmètre : une seule norme de nuance couvre les barres et les pièces forgées, donc le 20MnCr5 reste le même acier du rond laminé de petit diamètre au forgé de grande section, avec les mêmes exigences opposables.

1.3Normes et certifications du 20MnCr5

La norme de référence du 20MnCr5 est l’EN ISO 683-3:2022 (ex EN 10084), aciers de cémentation - conditions techniques de livraison. L’EN 10084 qui figure entre parenthèses est l’édition précédente, désormais remplacée : on la rencontre encore citée sur les plans et les commandes, mais la nuance, le numéro de matériau et les valeurs opposables sont ceux de la norme en vigueur. Le domaine d’application comprend les barres et les pièces forgées et ne pose pas de limite dimensionnelle : dimensions et tolérances sont renvoyées aux normes dimensionnelles ou à l’accord de commande.

La DIN 17210 est la norme allemande historique de cette famille : elle a été remplacée par l’EN 10084 et la référence est aujourd’hui l’EN ISO 683-3:2022. Le 20MnCr5 a conservé son nom et son numéro de matériau, 1.7147, à chacun de ces passages, et c’est la raison pour laquelle un plan des années quatre-vingt et une commande d’aujourd’hui désignent le même acier.

Chaque livraison est accompagnée des documents de contrôle EN 10204 : déclaration de conformité à la commande de type 2.1 en standard et, sur demande, certificat de réception de type 3.1 avec analyse chimique de coulée et traçabilité.

02Composition chimique de l’acier 20MnCr5 : éléments d’alliage et spécifications normatives

La composition chimique du 20MnCr5 est fixée par l’EN ISO 683-3:2022 sur l’analyse de coulée. Le carbone 0,17-0,22 % est bas par construction : c’est la teneur qui garde le cœur tenace et que la cémentation relève en surface. Le manganèse 1,10-1,40 % et le chrome 1,00-1,30 % sont les éléments d’alliage caractéristiques et apportent la trempabilité ; le silicium est un désoxydant de process, tandis que phosphore et soufre sont des éléments résiduels plafonnés. Le cuivre a une limite propre depuis l’édition 2022.

Deux cellules de ce tableau demandent de l’attention, parce qu’elles ont changé avec l’édition en vigueur. Le silicium n’a pas de minimum : la teneur inférieure a été supprimée, donc les fiches qui impriment 0,15-0,40 % lisent une édition précédente. Le cuivre, au contraire, est nouveau : les fiches qui ne portent pas 0,40 % max n’omettent pas une exigence, elles lisent un tableau qui n’avait pas cette colonne. De ces deux cellules il faut distinguer une option de commande, que le tableau ne contient pas : le 20MnCr5 peut être commandé avec une teneur minimale en silicium de 0,15 %, à convenir. La raison en est l’usinabilité, qu’une teneur en silicium basse dégrade ; sur l’oxydation interne en cémentation, une teneur en silicium basse agit au contraire dans l’autre sens, en la réduisant.

La norme ne prescrit ni molybdène ni nickel pour cet acier : la trempabilité du 20MnCr5 vient du manganèse et du chrome. C’est un choix de conception de la famille, non une lacune du tableau, et cela explique pourquoi, face aux nuances au nickel-chrome-molybdène, la différence se voit sur les grandes sections et non sur la dent.

La troisième colonne du tableau donne les écarts admis sur l’analyse de produit, qui ne sont pas une seconde spécification mais la tolérance avec laquelle on vérifie le produit fini. Ils se lisent avec la règle que la norme y attache : l’écart peut se produire au-dessus de la limite supérieure ou au-dessous de la limite inférieure, jamais sur les deux dans la même coulée. L’analyse de produit ne s’exécute que si elle est demandée à la commande, une par coulée.

Sur accord de commande, la norme admet des variantes à usinabilité améliorée, à soufre plus élevé ou au plomb ; dans ce cas la limite supérieure du manganèse peut monter de 0,15 %. Ce sont des options à convenir, non l’état de livraison courant.

2.1Équivalences internationales du 20MnCr5

Les équivalences internationales du 20MnCr5 sont peu nombreuses, pour une raison qu’il vaut mieux connaître avant de les chercher dans un tableau commercial : cet acier a une désignation européenne et un numéro de matériau, et hors d’Europe il n’a presque pas de correspondants. Le numéro de matériau est le 1.7147, la désignation italienne et allemande est 20MnCr5 - la nuance n’a jamais eu de nom national propre en Italie - et la désignation française AFNOR est le 20MC5.

Le 20MnCr5 n’a pas d’équivalent AISI/SAE, britannique ou japonais. La BS 970-3 ne contient aucun acier de cémentation au manganèse-chrome ; et les nuances japonaises de cette plage de carbone, y compris celles de la classe au manganèse-chrome, portent des teneurs en chrome environ divisées par deux, de sorte que la trempabilité n’est pas la même et que le rapprochement ne tient pas. Il en va de même pour l’AISI 5120 des tableaux commerciaux : le manganèse et le chrome y sont plus bas d’environ un tiers, et la trempabilité avec eux.

Dans le système chinois GB/T 5216, la nuance correspondante est le 20CrMnH, que l’EN ISO 683-3 déclare identique au 20MnCr5. C’est la norme qui emploie le mot identique, et elle n’y ajoute aucune qualification.

À côté de la nuance de base il existe la variante au soufre. Le 20MnCrS5 (1.7149) est le même acier avec le soufre prescrit en intervalle, 0,020-0,040 %, c’est-à-dire avec un minimum garanti et non un seul maximum, pour améliorer l’usinabilité par enlèvement de copeaux : les autres éléments, les bandes de trempabilité, les duretés de livraison et les températures de traitement sont identiques à ceux du 20MnCr5. Le soufre forme des sulfures qui fragmentent le copeau : on gagne en usinabilité et on cède sur la ténacité transversale. La norme ne quantifie ni l’un ni l’autre.

03Caractéristiques mécaniques de l’acier 20MnCr5 : propriétés et performances structurelles

Les caractéristiques mécaniques du 20MnCr5 se traitent en disant d’abord ce que la norme prescrit, parce que sur un acier de cémentation la réponse surprend : rien. Les exigences opposables sont la composition, la dureté à l’état de livraison et la trempabilité ; les propriétés mécaniques n’apparaissent qu’en un seul endroit du document, l’Annexe C, qui est déclarée informative.

La norme de référence ne prescrit ni allongement, ni striction, ni résilience : la seule donnée mécanique qu’elle contient est la résistance à la traction minimale de l’Annexe C, déclarée informative. Les valeurs qui circulent, sur quatre ensembles différents et incompatibles entre eux, viennent d’une norme italienne retirée ou de fiches de producteur, et nous ne les publions pas. Cela vaut aussi pour la limite d’élasticité : la norme n’en prescrit aucune pour cet acier.

3.1Dureté du 20MnCr5 dans les états de livraison

La dureté du 20MnCr5 à l’état de livraison est l’exigence qui décrit la barre que l’on achète, et c’est le seul chiffre de dureté que la norme garantisse sur le produit tel que livré. Elle se mesure en Brinell HBW et - donnée qui mérite d’être soulignée - ne dépend pas du diamètre : le tableau de la norme n’a pas de bandes dimensionnelles, donc un rond de 25 mm et un forgé de 400 mm répondent à la même limite. L’autre dureté que la norme garantit est celle de la bande Jominy, mais elle vaut sur l’éprouvette de trempabilité et non sur le produit : les deux ne se recouvrent pas.

Deux avertissements pratiques sur ce tableau. Le premier : sur les pièces forgées ne sont prévus ni l’état normalisé ni l’état cisaillable +S, que la norme réserve aux demi-produits et aux barres ; ce sont les deux états que le grand diamètre forgé perd. Le second concerne les litiges, qui naissent presque toujours sur le point de mesure : sur barres rondes, la dureté se relève à une distance de l’extrémité égale au diamètre.

Pour l’écroûté, les exigences de la norme de nuance s’appliquent : la dureté de l’état recuit est la même, 217 HBW max. Les duretés plus élevées que l’on lit pour la barre étirée appartiennent à une norme de forme que nous ne citons pas ici.

3.2Résistance à la traction à cœur : le classement informatif de la norme

La seule donnée mécanique du document normatif est un classement par résistance à la traction minimale en fonction du diamètre, rapporté à l’état après trempe et revenu à 200 °C - non à l’état de livraison et non à l’état cémenté. C’est une information d’orientation sur le cœur, non une exigence que l’on puisse opposer à la livraison. Les valeurs sont exprimées en MPa ; la fiche technique en PDF imprime la même grandeur en N/mm², qui est la même unité.

Au-delà de 100 mm la norme ne classe plus : aucune valeur, pas même informative. Cela concerne directement le rond forgé de grand diamètre, qui sort de ce tableau, et la bonne façon de le traiter n’est pas d’extrapoler la dernière ligne : c’est de dimensionner sur le cœur que le cycle de traitement produit réellement sur cette section. Il faut aussi tenir ferme la distinction entre les deux choses : le domaine d’application de la norme n’a pas de limite dimensionnelle, ce qui s’arrête à 100 mm n’est que ce tableau informatif.

3.3Dureté superficielle après cémentation

La norme de l’acier ne fixe ni la dureté de la couche cémentée ni la profondeur conventionnelle de cémentation, et ce n’est pas un oubli : aucune des deux ne fait partie des trois exigences opposables énumérées en ouverture. La couche résulte du cycle de cémentation convenu sur la pièce : dureté superficielle et profondeur conventionnelle (CHD) se définissent dans la spécification de traitement, non dans la norme de l’acier.

La dureté superficielle obtenue dépend de la teneur en carbone atteinte dans la couche et du cycle de trempe et de revenu, et elle se convient dans la spécification de la pièce : la norme de l’acier ne la prescrit pas et nous ne publions pas un chiffre qu’aucune norme ne garantit. Ce que l’on peut dire sans inventer de chiffres, c’est le mécanisme : la couche enrichie en carbone se transforme en martensite et reste en compression, et ce sont précisément les contraintes résiduelles de compression qui font qu’une dent cémentée travaille bien en fatigue.

3.4Trempabilité Jominy : les bandes +H, +HH et +HL

La trempabilité du 20MnCr5 est l’exigence opposable qui décrit le cœur, et elle s’exprime en bande de dureté sur l’essai Jominy : on trempe une éprouvette par une extrémité et on mesure la dureté à des distances croissantes de l’extrémité trempée. La bande +H est l’exigence qui vaut sauf accord différent ; les bandes restreintes +HH et +HL se conviennent à la commande.

L’éprouvette s’austénitise à 900 ±5 °C pendant au moins 30 minutes, et c’est la seule température non indicative de tout le tableau des traitements, parce que c’est le paramètre de l’essai et non un conseil de cycle. Les fiches qui indiquent 870 °C ne se trompent pas : elles lisent l’édition précédente de la norme. L’essai Jominy s’exécute selon l’ISO 642, qui en définit le dispositif : la norme de l’acier ne fixe que la température d’austénitisation.

Une question récurrente est de savoir si le certificat porte la courbe. Souvent non, et c’est la norme elle-même qui le permet : pour les aciers alliés le producteur peut vérifier la trempabilité par le calcul ; l’essai Jominy selon ISO 642 ne s’exécute que si le calcul n’est pas disponible ou en cas de litige.

04Caractéristiques physiques de l’acier 20MnCr5 : masse volumique et constantes élastiques

Les caractéristiques physiques de cet acier sont celles de la matrice ferreuse et ne dépendent pas du traitement, mais elles doivent être publiées pour ce qu’elles sont : cinq d’entre elles sont des valeurs de calcul établies et le tableau les publie avec leur norme de référence ; les trois autres sont des valeurs issues de bases de données sur lesquelles les indications publiées des producteurs ne s’accordent pas, et elles restent hors du tableau. Pour le calcul du poids on utilise la valeur conventionnelle des aciers, 7,85 kg/dm³ : c’est la même qu’adopte notre calcul du poids des barres en acier, de sorte que le poids estimé par le site et le poids qui finit dans l’offre s’obtiennent du même chiffre.

Le module d’élasticité à température ambiante est de 210 GPa et le module de cisaillement de 81 GPa, cohérents avec un coefficient de Poisson de 0,30 : ce sont les valeurs de calcul que nous utilisons sur toute la collection de fiches, et ce sont celles à porter dans un calcul de déformation élastique ou de rigidité en torsion.

Le coefficient de dilatation thermique vient du même article de l’EN 1993-1-1 que les modules élastiques, et le tableau le publie : 12 × 10⁻⁶/K, valable pour des températures jusqu’à 100 °C. Sur la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la résistivité électrique, les fiches disponibles divergent de façon substantielle, dans un cas d’un facteur deux : ce sont des valeurs de bases de données, non des exigences de norme, et nous ne les publions pas. Si elles sont nécessaires à un calcul thermique, elles se demandent au producteur de la coulée, elles ne se lisent pas dans un tableau de catalogue.

05Traitements thermiques de l’acier 20MnCr5 : cémentation, trempe et paramètres optimaux

Les traitements thermiques du 20MnCr5 sont la raison d’être de cet acier : cémentation, trempe et revenu construisent le gradient entre une couche dure et un cœur tenace. Avant les chiffres il faut cependant reporter l’étiquette que la norme se donne elle-même, parce qu’elle change la façon de s’en servir : les températures de cémentation, de trempe et de revenu sont données par la norme à titre indicatif ; les températures effectives sont celles qui donnent les propriétés requises.

5.1Cémentation du 20MnCr5 : températures et variantes de procédé

La cémentation du 20MnCr5 se situe dans l’intervalle 880-980 °C. C’est un intervalle large, et cette largeur est en soi une information : la température effective se choisit sur la pièce, entre la maîtrise de la distorsion et la vitesse de diffusion du carbone. Les intervalles plus étroits que l’on lit ici et là sont des pratiques de producteurs particuliers, non des prescriptions de la norme.

Deux variantes ont leur propre ligne. Si l’on trempe directement depuis la température de cémentation, celle-ci ne dépasse normalement pas 950 °C. Avec des procédés spéciaux, par exemple la cémentation sous vide, des températures de 1 020-1 050 °C ne sont pas inhabituelles, et la norme le prévoit explicitement.

5.2Trempe du 20MnCr5 : cœur, couche et milieu de trempe

Après la cémentation, la trempe peut suivre deux voies. En trempe directe ou simple, on austénitise à 820-860 °C ; en double trempe, on exécute d’abord une trempe à cœur à 860-900 °C puis une trempe de la couche à 780-820 °C, qui affine la martensite de la zone enrichie en carbone. C’est la norme elle-même qui avertit qu’en trempe directe, s’il y a un risque de distorsion, il faudrait refroidir depuis une température intermédiaire entre celle de la trempe à cœur et celle de la trempe de la couche.

La norme ne prescrit pas le milieu de trempe : il dépend de la forme de la pièce, des conditions de refroidissement et de la charge du four. C’est pourquoi nous n’indiquons pas « trempe à l’huile » comme s’il s’agissait d’une caractéristique de l’acier : c’est un choix de cycle, qui se convient avec le traiteur thermique.

5.3Revenu et détente après cémentation

Le revenu s’exécute à 150-200 °C pendant au moins une heure. C’est une détente, non un traitement de trempe et revenu : il sert à supprimer les contraintes et à stabiliser la martensite de la couche, non à abaisser la résistance comme le ferait le revenu haut d’un acier pour trempe et revenu. Pour cet acier la norme ne publie pas de courbe de revenu.

5.4Recuit, normalisation et cycles que la norme ne prescrit pas

La norme prévoit l’état recuit et en fixe la dureté maximale, 217 HBW, mais elle ne prescrit pas le cycle qui permet de l’atteindre. Les températures de recuit qui circulent pour cet acier n’ont pas de base normative : nous ne les publions pas. Il en va de même pour la normalisation : l’état +N existe, avec une dureté de 140-201 HBW, mais la norme n’en fixe pas la température. Et la norme ne prescrit pas d’intervalle de formage à chaud.

Pour les cycles que la norme ne prescrit pas - recuit isotherme, traitement à structure ferrito-perlitique, recuit de globulisation, carbonitruration, préchauffage de soudage - les paramètres se conviennent avec le traiteur thermique sur la pièce, ils ne se lisent pas dans un tableau d’acier.

Les points critiques AC1 et AC3 et la température de début de transformation martensitique Ms ne sont pas publiés par la norme. Les valeurs qui circulent viennent de bases de données et de fiches de producteur qui ne s’accordent pas entre elles : nous préférons n’en reporter aucune.

5.5Profondeur conventionnelle de cémentation : ce que la norme fixe et ce qu’elle ne fixe pas

La profondeur conventionnelle de cémentation est la première chose qu’un concepteur cherche sur un acier de cémentation, et c’est la première qu’il ne trouvera pas dans la norme de l’acier : ni la CHD ni la dureté de la couche ne sont des exigences de ce document. Elles se définissent dans la spécification de traitement du composant, avec la méthode qui sert à les mesurer, et elles se vérifient sur la pièce traitée. Ce que le choix du 20MnCr5 détermine n’est pas la profondeur de la couche, qui dépend du cycle, mais la trempabilité du cœur sous la couche : et celle-là, la norme la fixe, avec la bande Jominy.

Deux exigences voisines doivent être distinguées, parce que la norme ne les traite pas de la même façon. Le grain fin n’est pas une option : c’est une exigence de base, qui s’applique sauf accord contraire ; ce qui se convient à la commande, c’est tout au plus sa vérification. Et sur les pièces forgées de gros diamètre, la santé à cœur n’est pas automatique : la norme la gouverne par un rapport de corroyage minimal, qui se convient à la commande.

06Applications industrielles de l’acier 20MnCr5 : secteurs et emplois stratégiques

Les applications du 20MnCr5 tiennent presque toutes dans un seul problème mécanique : une surface qui frotte ou qui engrène sur un cœur qui doit encaisser la flexion et le choc. C’est l’acier de cémentation d’emploi courant pour les engrenages et pour les organes de transmission de section petite et moyenne, et il reste le choix de référence tant que la section n’impose pas de passer à une nuance au nickel-chrome-molybdène.

6.1Engrenages et organes de transmission

Engrenages et pignons sont l’emploi principal : on taille la denture à l’état recuit, on cémente et on trempe, et la dent finie a une surface dure sur un cœur tenace. À côté des engrenages, la même logique vaut pour les arbres cannelés et à cames, les axes, les bagues, les satellites et les composants de réducteurs et de boîtes de vitesses, où la fatigue de contact est le mode de ruine qui commande le dimensionnement.

6.2Machines agricoles, engins de terrassement et machines-outils

Hors de la transmission pure, le 20MnCr5 se retrouve dans les composants de machines agricoles et d’engins de terrassement, dans les machines-outils et dans l’automobile : arbres, axes, douilles, éléments de boulonnerie à haute résistance à l’usure. Ce sont des emplois où comptent la répétabilité du traitement et l’usinabilité avant cémentation, plus que la résistance à cœur des grandes sections.

6.3Comparaison des performances avec les autres aciers de cémentation

La comparaison entre aciers de cémentation se joue sur la trempabilité du cœur, c’est-à-dire sur la section au-delà de laquelle le cœur ne prend plus la trempe, et sur les éléments d’alliage qui la produisent. Le tableau ci-dessous est volontairement qualitatif : les valeurs de chaque nuance sont dans sa fiche, et les rapprocher hors de leur état de référence est la façon la plus rapide de comparer des choses différentes.

Le critère opérationnel est simple à énoncer et doit se vérifier cas par cas : tant que le cœur prend la trempe sur la section demandée, le 20MnCr5 fait le travail sans nickel ni molybdène ; quand il ne la prend plus, on passe à une nuance au nickel ou au nickel-molybdène. La vérification se fait sur la bande Jominy de la section en question, non sur un classement générique ; et sur cette bande les minimums vont jusqu’à 25 mm de l’extrémité trempée, pas au-delà.

07Questions fréquentes sur l’acier 20MnCr5 : réponses techniques pour les professionnels

Les questions qui suivent sont celles qui arrivent le plus souvent sur cette nuance, de la part des concepteurs et des services achats. Les réponses restent dans ce que la norme dit, et là où la norme ne dit rien elles le déclarent : c’est une information elle aussi, et c’est en général celle qui évite un litige.

7.1Quelle est la différence entre le 20MnCr5 et le 16MnCr5 ?

Ce sont deux nuances de la même famille au manganèse-chrome et de la même norme : la différence tient à la teneur nominale en carbone, que la désignation elle-même déclare, et aux teneurs d’alliage, plus élevées sur le 20MnCr5. En pratique le 20MnCr5 offre une trempabilité à cœur supérieure. Il y a ensuite la différence sur la coupe à froid : le 20MnCr5 est cisaillable à l’état +S, le 16MnCr5 fait partie des nuances cisaillables déjà non traitées. Pour la comparaison chiffrée sur une section précise, on regarde les bandes Jominy des deux nuances, non une règle générale.

7.2Quelles sont les équivalences internationales du 20MnCr5 ?

Peu nombreuses. Le numéro de matériau est 1.7147, la désignation française AFNOR est 20MC5, et en Italie comme en Allemagne la nuance s’appelle 20MnCr5, sans nom national propre. Hors d’Europe, la seule correspondance est le chinois 20CrMnH de la GB/T 5216, que l’EN ISO 683-3 déclare identique au 20MnCr5. Il n’existe pas de correspondant AISI/SAE, britannique ou japonais, et le rapprochement avec l’AISI 5120 des tableaux commerciaux ne tient pas : cette nuance a environ un tiers de manganèse et un tiers de chrome en moins.

7.3Quelle dureté superficielle le 20MnCr5 atteint-il après cémentation ?

Aucune norme ne la garantit, nous ne publions donc pas de chiffre : la dureté de la couche est fixée par la spécification de traitement de la pièce, en fonction du carbone atteint dans la couche et du cycle de trempe et de revenu. La dureté que l’on peut exiger à la livraison est une autre, et c’est celle de l’état de livraison : 217 HBW max sur le recuit.

7.4Quelle profondeur de cémentation peut-on obtenir et jusqu’à quelle section ?

La norme de l’acier ne fixe pas la profondeur conventionnelle de cémentation, ni minimum ni maximum : la CHD est un paramètre de la spécification de traitement, elle dépend du temps et de la température du cycle et se vérifie sur la pièce. La nuance ne la décide pas : ce que le 20MnCr5 fixe, par la bande Jominy, c’est la trempabilité du cœur sous la couche. Il n’y a donc pas d’épaisseur de couche que cet acier autorise ou interdise : il y a un cycle qui la produit, à convenir sur la pièce. La limite de section, elle, se lit sur cette bande, où la norme prescrit un minimum jusqu’à 25 mm de l’extrémité trempée et pas au-delà.

7.5Le 20MnCr5 est-il soudable ?

Le 20MnCr5 n’est pas un acier de construction soudée : avec 0,17-0,22 % de carbone, 1,10-1,40 % de manganèse et 1,00-1,30 % de chrome - et c’est le chrome, après le carbone, qui pèse le plus - le soudage est possible mais doit se faire à l’état recuit et avant la cémentation, avec préchauffage et détente définis par le descriptif de mode opératoire de soudage. La norme de l’acier ne prescrit ni préchauffage ni carbone équivalent : nous ne publions pas de chiffres qu’elle n’a pas.

7.6À quelle norme répond le 20MnCr5 ?

L’EN ISO 683-3:2022, aciers de cémentation - conditions techniques de livraison. Elle a remplacé l’EN 10084, qui avait elle-même pris la place de la DIN 17210 allemande ; la désignation n’a jamais changé, et le nom et le numéro de matériau 1.7147 sont les mêmes depuis.

7.7Dans quels états de livraison le 20MnCr5 est-il disponible ?

La norme prévoit la livraison à l’état non traité +U, cisaillable +S, recuit +A, traité dans une plage de dureté +TH, à structure ferrito-perlitique +FP et normalisé +N, plus d’autres états sur accord ; pour les surfaces elle prévoit l’état brut de laminage +HW, le décapé +PI, le grenaillé +BC et le dégrossi +RM. Sauf accord différent à la commande, les produits se livrent à l’état non traité, c’est-à-dire tels que travaillés à chaud : le recuit +A est une option qui se commande. Nos quatre formats de 20MnCr5 sont tous à l’état recuit.

La syntaxe de la commande est celle de la norme elle-même, qui utilise précisément cette nuance comme exemple : ISO 683-3 - 20MnCr5+A+BC selon EN ISO 683-3:2022 indique la nuance, l’état de traitement et l’état de surface, dans cet ordre.

7.8Quand choisir le 20MnCr5 plutôt que le 18NiCrMo5 ou le 18CrNiMo7-6 ?

Le discriminant est la section, c’est-à-dire la trempabilité demandée au cœur. Le 20MnCr5 couvre les engrenages et les organes de transmission de section petite et moyenne avec un alliage sans nickel ni molybdène ; quand la section croît et que le cœur ne prend plus la trempe, ou quand la charge dynamique demande plus de ténacité à cœur, on passe au 18NiCrMo5 ou au 18CrNiMo7-6. Le classement informatif de la norme s’arrête à 100 mm de diamètre : au-delà, aucune donnée, pas même indicative, donc la comparaison sur des sections importantes se fait sur le cycle et sur la bande de trempabilité, non sur un tableau - sachant que, pour les minimums prescrits, cette bande s’arrête elle aussi à 25 mm de l’extrémité trempée.

7.9Quelle est la masse volumique du 20MnCr5 ?

7,85 kg/dm³, qui n’est pas une propriété mesurée de cette nuance mais la valeur conventionnelle des aciers : c’est la convention de calcul avec laquelle se calculent le poids et le prix. Le même chiffre est derrière notre calcul du poids des barres en acier, où le profil et les dimensions suffisent à obtenir le poids au mètre et le poids total.

08L’offre Siderticino pour l’acier 20MnCr5 : solutions pour les applications de cémentation

Siderticino fournit l’acier 20MnCr5 (1.7147) conformément à l’EN ISO 683-3:2022 (ex EN 10084), en barres rondes dans les exécutions laminée, étirée, écroûtée et forgée, toutes à l’état recuit - l’état sur lequel on usine avant la cémentation. La coupe est exécutée à la demande sur les longueurs requises et la documentation de contrôle EN 10204 accompagne la livraison, avec certificat de réception 3.1 sur demande.

Pour les diamètres, les exécutions et la demande de devis, consultez la page produit : Produits en acier 20MnCr5. Pour les nuances voisines, voyez la fiche technique du 18NiCrMo5 et la page de catégorie des aciers de cémentation ; pour estimer le poids des demi-produits, l’outil de calcul du poids des barres en acier est disponible.

Demandez un devis pour le 20MnCr5