C45: Spécifications techniques de l’acier

01Acier C45 : caractéristiques et propriétés fondamentales

Le C45 (numéro de matériau 1.0503) est un acier non allié de qualité pour trempe et revenu, normalisé par la EN ISO 683-1:2018 (anciennement EN 10083-2), avec une teneur nominale en carbone de 0,45 %. C’est l’un des aciers à teneur moyenne en carbone les plus répandus en mécanique européenne, en raison de son rapport favorable entre résistance, usinabilité et coût. À l’état trempé et revenu (+QT), il développe une résistance à la traction comprise, selon le diamètre, entre 630 et 850 MPa ; à l’état normalisé (+N), il présente une structure ferrito-perlitique homogène et une bonne usinabilité à l’outil. Sa trempabilité est limitée : la trempe à cœur n’est efficace que sur des sections petites et moyennes (la norme prescrit des propriétés +QT jusqu’à 100 mm), tandis que le matériau se prête bien à la trempe superficielle par induction ou à la flamme (55-60 HRC).

Les applications typiques comprennent les arbres, axes, engrenages, bielles, moyeux, outils et composants soumis à des sollicitations statiques et dynamiques modérées. Pour des exigences supérieures de résistance ou de trempabilité, on a recours à des aciers alliés pour trempe et revenu tels que le 42CrMo4 ou le 39NiCrMo3.

Norme de référence : EN ISO 683-1:2018, qui a unifié les précédentes EN 10083-1 (conditions générales de livraison) et EN 10083-2 (aciers non alliés pour trempe et revenu), en couvrant leur composition, leurs propriétés et leurs conditions de livraison ; la ISO 683-1 est la référence internationale correspondante. Pour les produits étirés à froid, écroûtés et polis, s’applique la EN ISO 683-7:2024 (anciennement EN 10277) ; les certificats de contrôle suivent la EN 10204. La désignation EN C45 est la désignation primaire ; les équivalences AISI/SAE 1045, JIS S45C et ex-GOST 45 sont indicatives.

Pour les formats, les diamètres disponibles et les devis, consultez la fiche produit C45.

02Composition chimique de l’acier C45

La composition chimique du C45 est définie par la EN ISO 683-1:2018 (anciennement EN 10083-2) sur l’analyse de coulée. S’agissant d’un acier non allié, le chrome, le molybdène et le nickel ne sont admis qu’en tant qu’éléments résiduels, dans des limites qui préservent sa classification.

Le carbone (0,42-0,50 %) régit la trempabilité et la dureté atteignable après trempe. Le silicium (≤ 0,40 %) agit comme désoxydant et contribue au durcissement par solution solide. Le manganèse (0,50-0,80 %) augmente la trempabilité, favorise une martensite homogène et fixe le soufre résiduel sous forme de sulfures de manganèse, réduisant ainsi son effet fragilisant à chaud. Le phosphore et le soufre sont limités à 0,045 % chacun afin de contenir la fragilité.

03Propriétés mécaniques de l’acier C45

3.1Vue d’ensemble

Les propriétés mécaniques dépendent de l'état de livraison et du diamètre de référence : les valeurs normatives se rapportent toujours à une section d’essai définie, car la trempabilité limitée entraîne une baisse des propriétés à mesure que la section augmente.

3.2Propriétés à l’état normalisé (+N)

À l’état normalisé, Rm est exprimée comme valeur minimale (et non comme intervalle). La structure ferrito-perlitique garantit une homogénéité et une bonne usinabilité, idéale pour des demi-produits destinés à la trempe et au revenu ou pour des applications aux exigences mécaniques modérées.

3.3Propriétés à l’état trempé et revenu (+QT)

La norme EN ISO 683-1:2018 (anciennement EN 10083-2) définit les propriétés +QT du C45 jusqu’à 100 mm de diamètre de référence. Au-delà, la trempe à cœur n’est pas garantie et les caractéristiques doivent être convenues entre le producteur et le client. Le traitement de trempe et revenu produit une martensite revenue qui optimise le rapport résistance-ténacité pour des composants soumis à des sollicitations dynamiques modérées à élevées.

3.4Dureté

04Trempabilité du C45 et carbone équivalent

La trempabilité du C45 est intrinsèquement limitée par l’absence d’éléments d’alliage : le C45 standard n’est normalement pas fourni avec une bande de trempabilité Jominy garantie (réservée aux nuances alliées en version +H). En pratique, la trempe à cœur n’est possible que sur des sections de petit diamètre ; à mesure que la section augmente, le cœur reste en grande partie ferrito-perlitique, raison pour laquelle la norme ne prescrit les propriétés +QT que jusqu’à 100 mm. Pour la trempe superficielle, en revanche, la teneur en carbone de 0,45 % est pleinement suffisante pour atteindre 55-60 HRC.

Du point de vue de la soudabilité, le carbone équivalent CEV (formule IIW : C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15) vaut à titre indicatif ≈ 0,56 sur la valeur nominale, avec des augmentations à mesure que croissent les éléments résiduels. Le CEV étant bien supérieur à 0,45, le soudage requiert un préchauffage et des précautions spécifiques. La valeur de coulée effective doit être déterminée à partir de l’analyse figurant sur le certificat (MTC, EN 10204).

05Caractéristiques physiques de l’acier C45

Les valeurs suivantes sont des données de littérature indicatives (non normatives) et varient avec la température et l’état métallurgique ; elles servent de référence pour le calcul thermique et dimensionnel.

Le C45 n’a pas de température de fusion nette, mais un intervalle de solidification typique des aciers au carbone (début de fusion indicativement 1420-1460 °C, à confirmer auprès d’une source aciériste pour les calculs critiques).

06Traitements thermiques de l’acier C45

6.1Trempe et revenu

Il s’agit du traitement principal du C45. La trempe comprend une austénitisation à 820-860 °C et un refroidissement rapide (à l’eau pour la partie basse de l’intervalle, à l’huile pour la partie haute, selon la section et le risque de fissuration). Le revenu à 550-660 °C règle le compromis résistance-ténacité : des températures plus élevées privilégient la ductilité et la ténacité, des températures plus basses la résistance.

Pour d’autres aciers de la même famille, consultez la page aciers pour trempe et revenu.

6.2Normalisation et recuit

La normalisation (840-880 °C, air) affine le grain et homogénéise la microstructure, en tant qu’état final pour des exigences modérées ou comme préparation aux usinages. Le recuit d’usinabilité (680-710 °C, four) abaisse la dureté (≤ 207 HBW) pour faciliter l’enlèvement de copeaux.

6.3Trempe superficielle et soudage

La trempe superficielle par induction ou à la flamme porte la surface à 55-60 HRC sur un cœur tenace, pour une usure localisée (arbres cannelés, pignons, surfaces de contact). La soudabilité est limitée : un préchauffage (à titre indicatif 150-250 °C) et un détensionnement post-soudage à 550-660 °C sont recommandés pour prévenir les fissures dues à l’hydrogène. Lorsque le soudage est fréquent ou critique, il est préférable d’utiliser un acier à plus faible teneur en carbone (C25, C35) ou un acier de construction (S355).

07Le C45 en comparaison : 42CrMo4 et 39NiCrMo3

Lorsque la trempabilité ou la résistance du C45 ne suffisent plus (grandes sections, charges élevées, fatigue sévère), le choix se porte sur les aciers alliés pour trempe et revenu. La comparaison suivante utilise, pour les propriétés +QT, la classe dimensionnelle courante > 40-100 mm.

Fiches techniques associées : 42CrMo4 et 39NiCrMo3.

08Applications industrielles de l’acier C45

8.1Automobile et transmission de puissance

Arbres de transmission, arbres à cames, essieux, bielles et engrenages : après trempe et revenu, le matériau offre 630-800 MPa de Rm dans les sections d’usage les plus courantes ; sur les engrenages, la trempe superficielle (55-60 HRC) allie dureté superficielle et ténacité à cœur.

8.2Mécanique industrielle et machines

C’est le principal secteur d’utilisation : arbres, axes, moyeux et organes pour tours, fraiseuses, presses et machines-outils CNC, ainsi que colonnes de presses, sous-matrices et arbres d’extrusion, où résistance et usinabilité sont toutes deux déterminantes.

8.3Construction et charpente métallique

Éléments d’assemblage, tirants et composants exigeant une résistance supérieure à celle des aciers doux ; pour les assemblages soudés, les précautions relatives à la soudabilité s’appliquent. Également utilisé pour les moules et outillages où sont requises une résistance à l’usure (par trempe superficielle) et une ténacité à cœur.

09États de livraison du C45

10Équivalences internationales (indicatives)

11Questions fréquentes sur l’acier C45

11.1Quelle différence existe-t-il entre le C45, le C45E et le C45R ?

La teneur en soufre et la classification changent. Le C45 (1.0503) est un acier non allié de qualité avec P et S ≤ 0,045 %. Le C45E (1.1191) est un acier spécial à basse teneur en soufre contrôlée (S ≤ 0,035 %), pour une meilleure homogénéité et une meilleure ténacité. Le C45R (1.1201) présente un soufre contrôlé dans une fourchette (≈ 0,020-0,040 %) afin d’optimiser l’usinabilité à l’outil.

11.2Peut-on souder l’acier C45 ?

La soudabilité est limitée par la teneur en carbone (CEV ≈ 0,56). Elle est possible avec un préchauffage (≈ 150-250 °C) et un traitement de détensionnement après soudage à 550-660 °C afin de prévenir les fissures induites par l’hydrogène. Pour les structures majoritairement soudées, on privilégie des aciers à bas carbone (C25, C35) ou des aciers de construction tels que le S355.

11.3Quels sont les traitements thermiques optimaux pour le C45 ?

La trempe et revenu (trempe 820-860 °C + revenu 550-660 °C) est le traitement de référence pour les propriétés mécaniques. Lorsqu’une résistance à l’usure localisée est requise, la trempe superficielle par induction porte la surface à 55-60 HRC tout en conservant un cœur tenace.

11.4Jusqu’à quel diamètre le C45 se trempe-t-il à cœur ?

En raison de sa trempabilité limitée, la norme EN ISO 683-1:2018 (anciennement EN 10083-2) ne prescrit des propriétés à l’état trempé et revenu que jusqu’à 100 mm ; au-delà, la trempe à cœur n’est pas garantie et les caractéristiques doivent être convenues. Pour les fortes sections, on passe à des aciers alliés (42CrMo4, 39NiCrMo3).

11.5Comment le C45 se comporte-t-il à la fatigue et à l’usure ?

Après trempe et revenu, il offre une bonne résistance à la fatigue pour des sollicitations modérées ; la trempe superficielle améliore la résistance à l’usure sur les surfaces de contact (pignons, arbres cannelés). Pour des charges de fatigue élevées ou de fortes sections, on préfère des aciers alliés.

11.6Quelles sont les équivalences internationales du C45 ?

Le C45 / 1.0503 (EN ISO 683-1:2018 (anciennement EN 10083-2)) correspond approximativement à l’AISI/SAE 1045, au JIS S45C et à l’ex-GOST 45. Il s’agit d’équivalences de référence, non d’identités : la composition et les exigences doivent être vérifiées sur la norme et le certificat.

11.7Le C45 est-il adapté aux composants de précision ?

Oui, moyennant certaines précautions : pour des tolérances serrées, on part d’un matériau trempé et revenu et l’on exécute les finitions après les traitements thermiques, afin de maîtriser les déformations. La bonne usinabilité facilite des finitions de qualité.

12L’offre d’acier C45 de Siderticino

Siderticino fournit de l'acier C45 - y compris les variantes C45E et C45R - conforme à EN ISO 683-1:2018 (anciennement EN 10083-2) et EN ISO 683-7:2024 (anciennement EN 10277), avec une traçabilité complète et une documentation EN 10204 (déclaration de type 2.1 et, sur demande, certificat de réception de type 3.1), dans les états de livraison les mieux adaptés à l’application (+N, +QT, +A, +S, +C, +SH). Le prix dépend de l’état de livraison, de l’exécution, des traitements et des dimensions : pour établir un devis, il convient d’indiquer l’exécution, l’état thermique, le profil, les dimensions sur mesure et les éventuels traitements.

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