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Construction

Normalisation des matériaux | Giordanengo

LES MATERIAUX

LES MATERIAUX Construction

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Construction LES MATERIAUX

www.mecanique-en-ligne.com 3

Sommaire

Sommaire ......................................................................................................................... 3

I Les Aciers : ................................................................................................................ 5

II Les Fontes : ................................................................................................................ 9

III Les Métaux non ferreux : .......................................................................................... 10

IV Cuivre et alliages : ................................................................................................... 12



Les tableaux suivants sont extraits du « Guide pratique des sciences et

technologies industrielles ».



La grande diversité des matériaux a imposé depuis longtemps la création d’une

normalisation. On classe ainsi les matériaux en cinq grandes catégories. Les

aciers alliés ou non, les fontes, les alliages d’aluminium, les alliages de cuivre et

les matières plastiques.

I Les Aciers :

Ce matériau possède un champ d’application extrêmement large de part les

nombreuses possibilités de réalisation. L’acier est à l’origine un alliage entre le

fer et le carbone mais des éléments additionnels comme le chrome peuvent être

ajouté afin d’optimiser ses caractéristiques mécaniques.

Aciers au carbone d’usage général :

Ces matériaux se caractérisent par une faible teneur en éléments additifs. Ils sont

souvent disponibles sous forme de produit déjà formé grâce au procédé de

laminage (Poutrelle, fil, tube…). Généralement ce type d’acier n’est pas prévu

pour subir des traitements thermiques.

Désignation normalisée : Ces matériaux sont définit suivant une lettre suivi de la

résistance élastique exprimée en Mpa.

Exemple : E295

E : Aciers de construction mécanique

295 : 295 Mpa de résistance élastique.

Remarque : La résistance élastique représente la limite que possède un matériau

à pouvoir supporter un « effort » sans subir de déformation (allongement, torsion,

fléchissement, rétrécissement…) permanente.

PRINCIPALES FAMILLES D’ACIERS NORMALISEES

D’USAGE GENERAL - NF EN 10027 -1

Lettre Famille Exemples de nuances

S Aciers de construction S185 - S355 …

E Aciers de construction mécanique E295 – E335 …

P Aciers pour appareils à pression P265 – P275 – P355 – P460

…

L Aciers pour tubes de conduite L360

B Aciers à béton B500

Y Aciers à béton précontraint Y1770

R Aciers pour rails R0900

H Aciers plats laminés à froid pour

emboutissage H240 - H280 – H355 …

D Produit plat pour formage à froid DC03 – DX51 …

M Aciers électriques M400 – M660

T Fer noir, blanc, chromé pour emballage T660 – TH52 …



ACIERS DE CONSTRUCTION NON ALLIES D’USAGE GENERAL

Aciers de construction (S…)

Aciers de construction mécanique (E…)

« à caractéristiques mécaniques plus

élevées »

Nuance Ancienne

désignation

Re

MPa Nuance

Ancienne

désignation

Re

MPa

S185 A33 185 E295 A50 295

S235 E24 235 E335 A60 335

S275 E28 275 E360 A70 360

S355 E36 355

Nuances complémentaires : Pour le décolletage (S250-S250Pb-S250Si-S300-

S30Pb-S300Si…) ; soudables à grains fins (S420, S460…) ; à haute limite élastique

(S420, S460, S500, S550, S600, S650, S690, S890, S960…)

Les Aciers au carbone pour traitement thermique :

Les traitements thermiques sont réalisés sur des métaux afin d’augmenter

certaines de leurs caractéristiques mécaniques. Ces aciers requièrent un

pourcentage en carbone plus élevé et des éléments d’addition en très faible

quantité.

Un des traitements thermiques les plus connus est la cémentation qui consiste à

durcir notablement la « peau » des métaux en y déposant une couche de carbone.

Cette technique était déjà utilisée à l’antiquité pour durcir les épées.

Désignation normalisée : Lettre C suivi du pourcentage en carbone multiplié

par 100.

Exemple : C35

C : Acier pour traitement thermique

35 : Avec 0.35 % de carbone

ACIERS AU CARBONE ALLIES POUR TRAITEMENTS THERMIQUES

Aciers pour traitements thermiques

(trempe + revenu) et forgeage Acier de cémentation

Nuance Ancienne

désignation

Re

MPa Nuance

Ancienne

désignation

Re

MPa

C25 XC25 285 à 370 C22 XC25 290 à 340

C35 XC38 335 à 490 Acier pour trempe superficielle

C40 XC42 355 à 520 C40 XC42Ts 400 à 460

C45 XC48 375 à 580 Aciers moulés

C50 XC50 395 à 600 GC22 – GC25 – GC35 – GC40 – GC45 –

GC50 …



Les Aciers faiblement alliés :

On utilise ces aciers lorsque l’on souhaite réaliser un traitement thermique afin

d’augmenter ses caractéristiques mécaniques. Ils se caractérisent par un

pourcentage d’éléments additionnels ne dépassant pas 5%

Désignation normalisée : Les noms de ces aciers sont constitués de différents

éléments fournissant des informations sur leurs constitutions.

1er : Pourcentage en carbone multiplié par 100

2ième : Symboles chimique des différents éléments additionnels dans l’ordre

décroissant de leur quantité dans l’alliage.

3ième : Pourcentage des différents éléments d’apport multiplié respectivement par

leur coefficiant ; 4, 10, 100 ou 1000.

Exemple :

36 CrNiMo 4

Acier contenant 0.36 % de carbone avec 1 % de chrome (Cr et 4 divisé par 4) et

moins d’un pourcent de nickel Ni et de molybdène Mo.

Remarque sur la désignation : Lorsqu’il n’y a pas de chiffre attribué aux

symboles chimique cela signifie qu’ils sont présents à moins d’un pourcent dans

l’alliage.

TABLEAU DES DIFFERENTS ELEMENTS D’ADDITION

Sy

mb

ole

Nom Coef.

x

Sy

mb

ole

Nom Coef.

x

Sy

mb

ole

Nom Coef.

x

Cr Chrome 4 Co Cobalt 4 Mn Manganèse 4

Ni Nickel 4 Si Silicium 4 W Tungstène 4

Al Aluminium 10 Be Béryllium 10 Cu Cuivre 10

Mo Molybdène 10 Nb Niobium 10 Pb Plomb 10

Ta Tantale 10 Ti Titane 10 V Vanadium 10

Zr Zirconium 10 Ce Cérium 100 N Azote 100

P Phosphore 100 S Soufre 100 B Bore 1000



PRINCIPAUX ACIERS FAIBLEMENT ALLIES

Acier au … Désignation Rr

(Mpa)

Re

(Mpa)

Aptitude à la

trempe

Chrome

38 Cr 2 600-950 350-550 *

46 Cr 2 650-1100 400-650 *

34 Cr 4 700-1100 460-700 **

41 Cr 4 800-1200 560-800 **

100 Cr 6 850-1250 550-850 **

Chrome

Molybdène

25 CrMo 4 650-1100 450-750 **

34 CrMo 4 700-1200 500-850 **

42 CrMo 4 750-1300 550-900 ***

50 CrMo 4 800-1300 600-900 ***

Chrome

Nickel

Molybdène

36 CrNiMo 4 750-1300 550-900 ***

34 CrNiMo 6 800-1400 600-1000 ****

30 CrNiMo 8 900-1450 700-1050 ****

36 CrNiMo 16 1000-1450 800-1050 ****

Autres…

51 CrV 4 800-1300 600-900 ***

20 Mn 6 650-900 350-550 *C

56 Si 7 700-1700 500-1300 **

45 SiCrMo 6 850-1850 600-1400 ***

**** Excellente ; *** Bonne ; ** Moyenne ; * Sous la moyenne

C : cémentation

Aciers fortement alliés :

En opposition avec les aciers faiblement alliés ceux-ci ont au moins un élément

d’addition dépassant 5% en masse. Ils sont utilisés pour des utilisations

spécifiques comme pour la création d’outils, d’aciers réfractaires ou inoxydables,

du Maraging (très haute résistance, aéronautique), du Hadfiels (très grande

résistance à l’usure) et pour les roulements.

Désignation : Ces aciers sont identifiés de la manière suivante :

1er : Lettre X suivi du pourcentage en carbone multiplié par cent

2ième : Symbole chimique des différents éléments ordonnés par ordre décroissant

3ième : Pourcentage respectif des différents éléments.

Exemple : X6 CrNiTi 18-10

Acier fortement allié à 0.06 % de carbone avec 18% de chrome, 10%de nickel et

moins d’un pourcent de titane.



II Les Fontes :

Les fontes sont aussi des alliages de fer et de carbone avec cependant un

pourcentage de carbone supérieur à 1.7% et pouvant aller jusqu’à 6.6%.

Généralement, le pourcentage des fontes varient entre 2 et 4 pourcent.

Désignation : La fonte est désignée suivant les lettres EN-GJ suivi de la lettre L

pour les fontes à graphite lamellaire ou de la lettre S pour les fontes à graphite

sphéroïdale puis de la résistance à la rupture et éventuellement de l’allongement

(A%).

Exemple : EN-GJS 600-3

Fonte à graphite sphéroïdale ayant une résistance à la rupture de 600 Mpa et un

allongement de 3.

PRINCIPALES FAMILLES DE FONTES

Désignation Rr

(MPa) A% Observations

Fontes à graphite lamellaire

EN – GJL 150 150

0,3

à

0,8

Les fontes de moulage par excellence.

Le graphite (ou carbone) y est présent sous forme

de très fines lamelles.

Propriétés : bonnes coulabilité, usinabilité,

résistance à la compression, capacité

d’amortissement des vibrations…

Utilisation ; bâtis de machine, support, carter…

EN – GJL 200 250

EN – GJL 250 250

EN – GJL 300 300

EN – GJL 350 350

EN – GJL 400 400

Fontes à graphite sphéroïdal

EN-GJS 400-15 400 15 Les plus utilisées après les précédentes.

Le graphite (carbone) se présente sous forme de

toutes petites sphères ou nodules.

Propriétés : elles se rapprochent de celles des

aciers.

Utilisation : pièces mécaniques, vilebrequins,

arbres, pièces de voirie, tuyauteries…

EN-GJS 500-7 500 7

EN-GJS 600-3 600 3

EN-GJS 700-2 700 2

EN-GJS 800-2 800 2

EN-GJS 900-2 900 2

Autres familles : fonte malléables à cœur noir (EN-GJMB…) ou blanc (EN-

GJMW…) ; fontes blanches (FB) ; fontes alliées (lamellaires, à graphite sphéroïdal

ou blanche).

Coupe

microscopique

d’une fonte à

graphite

lamellaire et

d’une fonte à

graphite

sphéroïdal.



III Les Métaux non ferreux :

Aluminium et alliages corroyés :

L’aluminium et ses alliages sont regroupés en 7 grandes séries. Chacune d’entre

elle précise la nature principale de l’alliage.

La série 1000 : Elle identifie la pureté de l’aluminium. Il n’y donc pas d’éléments

d’apport dans le métal. Le deuxième chiffre de la série indique le pourcentage de

pureté.

Exemple : 1050 : Aluminium pur à 99,50 %

La série 2000 : c’est une série ou l’alliage d’aluminium est essentiellement

constitué avec du cuivre.

La série 3000 : Alliage d’aluminium avec comme principal élément d’apport le

manganèse.


silicium.


magnésium.


magnésium et le silicium.


zinc.

Pour les séries 2000 à 7000 le deuxième chiffre sert à identifier une variante de

l’alliage tandis que les troisième et quatrième chiffres indiquent un ordre des

différents éléments d’apport.

Comme chaque série fournie un alliage différent on trouvera des propriétés

mécaniques spécifiques pour chacune d’entre elle et donc des applications

industrielles diverses.

Désignation : Les lettres EN indiquent qu’il s’agit d’une norme européenne, la

lettre A désigne l’aluminium tandis que la lettre W indique qu’il s’agit

d’aluminium corroyé (wrought en anglais). On indique ensuite la série de

l’alliage.

D’une manière générale il est de coutume de nommer un alliage d’aluminium

sans les lettres EN AW.

Remarque : Le corroyage est un procédé qui consiste à déformer à chaud le

matériau pour augmenter ses caractéristiques mécaniques. Ont obtient ainsi des

produits semi finis tel que des tôles, des lingots, des barres, des profilés…



ALLIAGES D’ALUMINIUM CORROYES : EXTRAIT DE NUANCES

NF EN 485 – 2

Nuances Rr

Mpa

Re

Mpa Observations

EN AW-1050A [Al 99.5]

(ou 1050A) 65 à

150

20 à

130

Chimie ; bâtiment ; alimentaire ;

emballages ; feuilles fines ; ménager ;

emboutissage …

EN AW-2014

[Al Cu4Si Mg]

(ou 2014)

220 à

460

140 à

400

Hautes caractéristiques ;

aéronautique ; cycles ; pièces

épaisses…

EN AW-2017A

[Al Cu4MgSi]

(ou 2017 et 2017A)

225 à

390

145 à

260

Mieux à la corrosion que 2014 ;

cycles ; automobile ; rivets ; pièces

forgées.

EN AW-2024

[Al Cu4Mg1]

(ou 2024)

220 à

460

145 à

400

Plus résistant que 2017 ; tôles

épaisses ; très utilisé en

aéronautique…

EN AW-3003

[Al Mn1Cu]

(ou 3003)

95 à

210

35 à

180

Comme 1050A mais en plus résistant

et moins ductile.

EN AW-5005 [Al Mg1]

(ou 5005) 100 à

205

35 à

185

Chimie ; bâtiment (façade,

couverture) ; alimentaire ;

chaudronnerie ; emboutissage.

EN AW-5086 [Al Mg4]

(ou 5086) 240 à

345

100 à

290

Panneau ; marine ; chemin de fer ;

citernes routières ; cryogénie ; pièces

forgées

EN AW-6061

[Al Mg1SiCu]

(ou 6061)

150 à

290

85 à

240

Résiste à la corrosion ; chimie ;

alimentaire ; fûts ; pots ; emballages ;

pièces assez épaisses.

EN AW-7020

[Al Zn4,5Mg1]

(7020)

220 à

350

140 à

280

Charpentes ; structures soudées ;

pièces épaisses ; pièces forgées ;

armement : blindage, caissons…

EN AW-7075

[Al Zn5,5MgCu]

(ou 7075)

275 à

530

145 à

410

Hautes résistances ; pièces extrudées

et forgées ; boulonnerie ;

aéronautique…

Rr : résistance à la rupture par traction ; Re : résistance élastique en traction

1 Mpa = 1 N/mm² = 10 daN/cm²

Aluminium et alliages pour la fonderie :

Ces alliages sont spécifiquement élaborés pour la fonderie de pièces.

Désignation : Les lettres EN indique qu’il s’agit d’une norme européenne, la

lettre A indique qu’il s’agit d’aluminium ou un alliage d’aluminium la lettre C

indique qu’il est spécifique aux pièces moulées. La suite de la norme indique la

formule chimique du métal.



ALLIAGES D’ALUMINIUM POUR LA FONDERIE :

EXTRAIT DE NUANCES

Désignation Ancienne

désignation

Rr

Mpa

Re

Mpa Observations

EN AC-Al99,5 A5 80 35 Conductivité électrique ;

résistance à la corrosion

EN AC-

AlSi5Cu3Mn A-S5U3M

140

280

70

230

Pièces mécaniques, moulage de

précision

EN AC-

AlSi5Cu3 A-S5U3

140

230

70

110

Mécanique générale ; moulage

en coquille

EN AC-

AlSi9Mg A-S9G

140

290 210

Souvent utilisé ; pièces

mécaniques diverses

EN AC-AlSi12 A-S12 150

170

70

80

Souvent utilisé ; pièces peu

épaisses, moulage de précision

EN AC-

ALCu4MgTi A-U4GT

300

320

200

220

Pièces mécaniques diverses ;

moulage de précision

EN AC-

AlSi7Mg0.6 A-S7G0.6

250

320

210

240

Moulage de précision ; pièces

pour l’aéronautique

EN AC-AlMg5 A-G5 160

180

90

100

Pièces résistant à la corrosion ;

moulage de précision.

IV Cuivre et alliages :

Le cuivre et ses alliages possèdent généralement une bonne résistance à la

corrosion. Cependant leurs faibles caractéristiques mécaniques ne permettent

pas de réaliser des pièces comme on peut les réaliser avec les métaux ferreux ou

d’aluminium.

Dans les différents alliages de cuivre on trouve le laiton (cuivre + zinc), le bronze

(cuivre + étain), le cuproaluminium (cuivre + aluminium), le cupronickel (cuivre

+ nickel) et le maillechort (cuivre + nickel + zinc). A ses alliages on peut ajouter

du plomb augmentant ainsi l’usinabilité.

Désignation : Symbole chimique du cuivre suivi, par ordre décroissant des

différents éléments d’apport avec respectivement leur teneur exprimée en

pourcentage.

Exemple : CuZn40Pb3

Laiton à 40% de zinc avec un apport de plomb à 3%.



ALLIAGES DE CUIVRE : PRODUITS LAMINES (CORROYES) COURANTS

DESIGNATION Rr

Mpa Observations

CuZn10 270 à 450 Couleur proche de l’or ; bijouterie, fantaisie ;

décoration

CuZn20 330 à 530 Instruments de musique ; canalisations

CuZn33 330 à 540 Jaune ; le plus malléable ; lustrerie, musique,

douille…

CuZn40 360 à 590 Economique ; malléable ; usinabilité ;

architecture, serrurerie, lustrerie, sanitaires…

CuZn39Pb2 400 à 600 Matriçage ; découpage ; usinabilité ; horlogerie ;

roue, vis…

CuZn40Pb3 370 à 500 Laiton de décolletage ; grande usinabilité ; peu

déformable…

CuSn6P 330 à 700 Bronze Phosphoreux ; ressorts ; membranes et

joints élastiques

CuSn3Zn9 310 à 660 Bronze Chrysocale ; moins coûteux ; ressorts,

joints…

CuNi18Zn20 580 Architecture, serrurerie, lustrerie, orfèvrerie,

horlogerie…

CuBe2 1310 Haute résistance mécanique (Re = 1200 Mpa)

ALLIAGES DE CUIVRE / EXTRAIT DE NUANCES POUR LA FONDERIE

Désignation Rr

(Mpa)

Re

(Mpa) Observations

CuZn19Al6 750 500 Laiton haute résistance ; Hélice,

engrenages…

CuZn40 340 Robinetterie (eau, gaz), siphons…

CuAl10Fe2 500 à 650 180 à 250 Composants mécaniques : vis,

papillons…

CuAl10Fe5Ni5 630 à 600 250 à 300 Marine : pompes, accastillages,

hélices…

CuPb5Sn5Zn5 200 à 250 90 à 100 Etanchéité, usinabilité, qualités

frottantes

CuSn12 240 à 270 130 à 150 Qualités frottantes, robinetterie

industrielle…

CuPb20Sn5 150 à 180 60 à 80 Antifriction par coussinet, charges

modérées.

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