Exploration des matériaux courants pour les fixations
La plupart des fixations sont en acier. Dans le secteur de la visserie, il est essentiel de comprendre les évolutions, les différences et les applications des différents matériaux. La connaissance des matériaux utilisés est cruciale pour choisir la fixation la plus adaptée à une application spécifique. Voici un aperçu des matériaux de fixation courants, de leur composition et de leurs applications typiques :
I. Acier au carbone
CompositionL'acier au carbone contient principalement du fer avec une petite quantité de carbone (généralement moins de 1,7 %) et parfois d'autres éléments comme le manganèse, le silicium ou le soufre.
NotesAcier à faible teneur en carbone (doux), acier à teneur moyenne en carbone, acier à haute teneur en carbone.
♦ L'acier à faible teneur en carbone, également appelé acier doux, a une teneur en carbone comprise entre 0,10 % et 0,30 %. Facile à usiner (forgeage, soudage, découpe), il est fréquemment utilisé pour la fabrication de chaînes, rivets, boulons, arbres, etc. Il comprend la plupart des aciers de construction au carbone ordinaires et certains aciers de construction au carbone de haute qualité. La plupart sont utilisés pour des pièces de structure sans traitement thermique, tandis que d'autres servent à la fabrication de pièces mécaniques nécessitant une résistance à l'usure après carbonisation et autres traitements thermiques.
♦ L'acier mi-dur est un acier au carbone dont la teneur en carbone varie de 0,25 % à 0,60 %. Il peut également contenir une faible quantité de manganèse (de 0,70 % à 1,20 %). Selon sa qualité, on distingue l'acier de construction au carbone ordinaire et l'acier de construction au carbone de haute qualité. Il présente une bonne aptitude au travail à chaud et à la découpe, mais une faible soudabilité. Sa résistance et sa dureté sont supérieures à celles de l'acier à faible teneur en carbone, tandis que sa plasticité et sa ténacité sont inférieures. Après trempe et revenu, l'acier mi-dur possède d'excellentes propriétés mécaniques globales. C'est pourquoi il est largement utilisé dans diverses applications nécessitant une résistance moyenne. Outre son utilisation comme matériau de construction, il entre également dans la composition de nombreuses pièces mécaniques.
♦ L'acier à haute teneur en carbone, souvent appelé acier à outils, a une teneur en carbone allant de 0,60 % à 1,70 % et peut être trempé et revenu.
Principales utilisations et applicationsCouramment utilisé pour les fixations à usage général telles que boulons, noix, viset des goujons. Ils offrent une bonne résistance et sont économiques. Des traitements de surface comme le zingage peuvent être appliqués pour améliorer la résistance à la corrosion.
II. Acier inoxydable
CompositionAlliage de fer, de chrome (teneur en chrome de 12 % à 30 %) et d'autres éléments comme le nickel, le molybdène et l'azote. La teneur en chrome lui confère une excellente résistance à la corrosion.
Le chrome est l'élément fondamental qui confère à l'acier inoxydable sa résistance à la corrosion. Lorsque sa teneur atteint environ 1,2 %, le chrome réagit avec l'oxygène du milieu corrosif pour former une fine couche d'oxyde (film d'autopassivation) à la surface de l'acier, empêchant ainsi la poursuite de la corrosion de la matrice. Outre le chrome, des éléments d'alliage couramment utilisés, tels que le nickel, le molybdène, le titane, le niobium, le cuivre et l'azote, permettent de répondre aux exigences de structure et de performance de l'acier inoxydable pour diverses applications.
Types: Austénitique (par exemple, 201, 304, 316), Martensitique (par exemple, 410, 420), Ferritique (par exemple, 430, 446).
Principales utilisations et applicationsUtilisé dans des environnements où la résistance à la corrosion est essentielle, comme les industries maritime, chimique et agroalimentaire. Convient également aux applications à haute température.
L'acier inoxydable ne provoque ni corrosion, ni piqûres, ni rouille, ni usure. Il figure parmi les matériaux métalliques les plus résistants utilisés dans la construction. Grâce à son excellente résistance à la corrosion, il préserve durablement l'intégrité des structures. L'acier inoxydable chromé allie résistance mécanique et grande élasticité, ce qui facilite son usinage et la fabrication des composants.
III. Acier allié
Composition: Contient un pourcentage plus élevé d'éléments d'alliage (par exemple, chrome, nickel, molybdène, vanadium) que l'acier au carbone, ce qui améliore des propriétés comme la résistance, la dureté et la ténacité.
Si la teneur en chrome d'un acier allié atteint environ 12 %, une couche dense d'oxyde de chrome se forme à sa surface, modifiant brusquement sa résistance à la corrosion en milieu oxydant et l'améliorant considérablement. Des éléments tels que le chrome, l'aluminium et le silicium améliorent la résistance à l'oxydation et à la corrosion de l'acier par les gaz à haute température, mais un excès d'aluminium et de silicium nuit à sa thermoplasticité. Le nickel sert principalement à former et à stabiliser la structure austénitique, conférant ainsi à l'acier de bonnes propriétés mécaniques, une bonne résistance à la corrosion et une bonne aptitude à la mise en œuvre. Le molybdène permet une passivation rapide de l'acier inoxydable résistant aux acides et améliore sa résistance à la corrosion par les solutions contenant des ions chlorure et autres milieux non oxydants.
NotesSelon la teneur en éléments d'alliage, on distingue l'acier faiblement allié (teneur 10 %).
Principales utilisations et applicationsUtilisé dans les fixations à haute résistance pour l'automobile, l'aérospatiale et les machines lourdes, où une résistance à la traction et à l'usure plus élevées sont requises.
IV. Cuivre
Composition: Cuivre pur ou alliages contenant de petites quantités d'autres métaux comme l'étain (bronze) ou le zinc (laiton).
Le cuivre, métal à l'éclat rouge-pourpre, a une densité de 8,92 g/cm³. Son point de fusion est de 1083,4 ± 0,2 °C et son point d'ébullition de 2567 °C. Le cuivre est l'un des premiers métaux découverts par l'homme et l'un des meilleurs métaux purs. Il est légèrement dur, extrêmement résistant et durable. Il possède également une bonne ductilité. Sa conductivité thermique et électrique est excellente. Le cuivre et certains de ses alliages présentent une bonne résistance à la corrosion et sont très stables à l'air sec. Cependant, à l'air humide, une couche de carbonate de cuivre basique verdâtre peut se former à sa surface : le vert-de-gris. Il est soluble dans l'acide nitrique et l'acide sulfurique concentré chaud, et légèrement soluble dans l'acide chlorhydrique. Il est facilement corrodé par les alcalis.
Principales utilisations et applicationsReconnus pour leur excellente conductivité électrique et leur résistance à la corrosion, les éléments de fixation en cuivre et en laiton sont fréquemment utilisés dans les connexions électriques et les applications marines.
V. Aluminium
Composition: Aluminium pur ou alliages d'aluminium, qui peuvent contenir des éléments comme le cuivre, le magnésium, le silicium ou le zinc.
L'aluminium est un métal blanc argenté brillant, d'une densité de 2,702 g/cm³, d'un point de fusion de 660,37 °C et d'un point d'ébullition de 2467 °C. Il possède une bonne conductivité thermique et électrique, ainsi qu'une bonne ductilité. Bien qu'il soit un élément métallique actif, une couche d'oxyde dense se forme à sa surface au contact de l'air, l'empêchant de réagir directement avec l'oxygène et l'eau. Il peut réagir avec l'oxygène à haute température en dégageant une importante quantité de chaleur. Le principe de la réaction de thermite trouve des applications dans divers procédés industriels, tels que le soudage des rails d'acier, la fusion des métaux réfractaires et la fabrication d'articles pyrotechniques traditionnels.
Principales utilisations et applicationsLégères et résistantes à la corrosion, les fixations en aluminium sont idéales pour les applications aérospatiales, automobiles et navales. Elles sont également utilisées dans la construction et l'électronique en raison de leur faible poids et de leurs propriétés amagnétiques.
normes
• ISO(Organisation internationale de normalisation) : Élabore des normes internationales qui s'appliquent à l'échelle mondiale.
• GB(Guobiao, Norme nationale chinoise) : Normes nationales chinoises.
• DEPUIS(Institut allemand de normalisation) : Normes allemandes, largement reconnues internationalement.
• AISI/SAE(American Iron and Steel Institute / Society of Automotive Engineers) : Normes américaines, en particulier pour les aciers.
• IL (Normes industrielles japonaises) : Normes japonaises, souvent utilisées dans les pays asiatiques.
Chaque matériau présente des avantages spécifiques et son choix dépend des exigences de l'application, notamment en termes de résistance, de résistance à la corrosion, de température et de coût. Il est essentiel de sélectionner le matériau et la nuance appropriés pour garantir le bon fonctionnement de la fixation dans son environnement d'utilisation.
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