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Aciers micro-alliés pour formage à froid

Présentation

Pour les aciers de la gamme HSLA (High Strength Low Alloy), le durcissement obtenu par précipitation et affinement de la taille de grains permet d'atteindre de hauts niveaux de résistance tout en limitant les teneurs en éléments d'alliage. Ceci favorise les propriétés fonctionnelles telles que soudabilité et choix de revêtement. En effet, ces aciers ne présentent ni adoucissement des zones soudées, ni grossissement de grains. Ces produits sont particulièrement destinés aux pièces de structure telles que liaisons au sol, pièces de châssis ou de renfort.

Ils présentent chacun, pour leur niveau de limite d'élasticité, d'excellentes propriétés de formage à froid et de résistance à la rupture fragile à basse température (à partir du grade 320). L'ensemble de la gamme des aciers HSLA se caractérise par une bonne tenue en fatigue (bras de suspension, coupelle d'amortisseur) et une bonne résistance au choc (longerons, traverses, renforts...).

L'allégement des pièces de renfort et des pièces de structure est ainsi rendu possible par leurs caractéristiques mécaniques. La gamme des aciers HSLA est disponible en laminé à chaud et en laminé à froid. Les différents grades sont identifiés par leur niveau de limite d'élasticité.

Les nuances HSLA laminées à chaud sont aptes à la galvanisation au trempé de classe 1 selon la norme EN 36503 (Post Galvanisation sur pièces).

Applications

Les aciers de la gamme HSLA sont destinés aux pièces de structure telles que liaisons au sol, renforts, traverses, longerons, pièces de châssis... Les caractéristiques mécaniques des aciers laminés à chaud, leurs excellentes performances au formage à froid ainsi que leur résistance à la rupture fragile à basse température, permettent de trouver des solutions économiques pour de nombreuses pièces et sous ensembles qui nécessitent des réductions de poids, d'épaisseurs et d'encombrement, tels que :

  • Châssis
  • Roues
  • Glissières de siège
  • Traverses
  • Traverse arrière en HSLA 300 revêtue Extragal®

  • Armature avant en Dual Phase 780
    Absorbeur en HSLA 300

Designation et norme

Ces correspondances sont données à titre indicatif. Les nuances ArcelorMittal présentent généralement des garanties de propriétés mécaniques plus étroites (cf. tableau ci-dessous).

Les tableaux ci-dessus résument à titre indicatif les correspondances entre la gamme ArcelorMittal, les normes Européennes et la norme VDA 239-100.

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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Euronorms VDA 239-100 JFS ABNT NBR
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA HC260LA (+ZE) / HX260LAD (+Z, +ZF, +ZA) CR240LA (-UNC,-EG,-GI,-GA,-ZM) ARBL-240 / ZAR-230
CR270LA CR270LA HC300LA (+ZE) / HX300LAD (+Z, +ZF, +ZA) CR270LA (-UNC,-EG,-GI,-GA,-ZM) ARBL-270 / ZAR-280
CR300LA CR300LA HC340LA (+ZE) / HX340LAD (+Z, +ZF, +ZA) CR300LA (-UNC,-EG,-GI,-GA,-ZM) ARBL-300 / ZAR-320
CR340LA CR340LA HC380LA (+ZE) / HX380LAD (+Z, +ZF, +ZA) CR340LA (-UNC,-EG,-GI,-GA,-ZM) ARBL-340 / ZAR-345
CR380LA CR380LA ARBL-380 / ZAR-400
CR420LA CR420LA HC420LA (+ZE) / HX420LAD (+Z, +ZF, +ZA) CR420LA (-UNC,-EG,-GI,-GA,-ZM) ARBL-420
CR460LA CR460LA CR460LA (-UNC,-EG,-GI,-ZM)
CR500LA CR500LA ARBL-500
CR550LA CR550LA ARBL-550 / ZAR-550
CR830LA CR830LA
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Euronorms VDA 239-100 JFS ABNT NBR
HR240LA HR240LA JSH370W LNE230 / LN240
HR270LA HR270LA LNE260 / LNE280
HR300LA HR300LA S315MC/HX340LAD (+Z) HR300LA (-UNC,-GI,-GA,-ZM)
HR340LA HR340LA S355MC/HX380LAD (+Z) HR340LA (UNC,-GI) LN360
HR380LA HR380LA LNE380
HR420LA HR420LA S420MC/HX420LAD (+Z) HR420LA (-UNC,-GI) JSH490R LNE400 / LNE420
HR460LA HR460LA S460MC/HX460LAD (+Z) HR460LA (-UNC,-GI) LNE460
HR500LA HR500LA S500MC/HX500LAD (+Z) HR500LA (-UNC,-GI) LNE500
HR550LA HR550LA S550MC HR550LA (-UNC,-GI)
HR700LA HR700LA S700MC HR700LA (-UNC)
  • Euronorms

    Nu (EN 10268 : 2006 + A1 : 2013) : Désignation nuance
    Electrozingué (EN 10268 : 2006 + A1 : 2013 + EN 10152 : 2017) : Désignation nuance+ZE
    Galvannealed (EN 10346 : 2015) : Désignation nuance+ZF
    Extragal® (EN 10346 : 2015) : Désignation nuance+Z
    Zagnelis® (EN 10346 : 2015) : Désignation nuance+ZM

  • VDA 239-100

    Nu : Désignation nuance-UNC
    Electrozingué : Désignation nuance-EG
    Galvannealed : Désignation nuance-GA
    Extragal® : Désignation nuance-GI
    Zagnelis® : Désignation nuance+ZM

Caractéristiques mécaniques

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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Direction Résistance de limite élastique Rp0,2 (MPa) Résistance à la rupture Rm (MPa) Min. A(%) Type 1 Min. A50mm (%) Type 2 Min. A80mm (%) Type 3 Min. A50mm (%) Min. r0-20 Min. rm-20 n10-20/Ag
CR210LA CR210LA RD 210 - 300 310 - 410 31 29 31 1 1,1 0,15
CR240LA CR240LA RD 240 - 320 320 - 430 29 27 25 0,15
CR270LA CR270LA RD 270 - 350 350 - 460 27 25 27 0,14
CR300LA CR300LA RD 300 - 380 380 - 490 25 23 25 0,14
CR340LA CR340LA RD 340 - 430 410 - 530 23 21 23 0,12
CR380LA CR380LA RD 380 - 470 450 - 570 21 19 20 0,12
CR420LA CR420LA RD 420 - 520 480 - 600 19 17 18 0,11
CR460LA CR460LA RD 460 - 580 520 - 680 17 15 16 0,1
CR500LA CR500LA RD 500 - 600 ≥ 560 16
CR550LA CR550LA RD 550 - 650 650 - 750 12
CR830LA CR830LA RD 830 - 985 ≥ 860 4 4
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Direction Résistance de limite élastique Rp0,2 (MPa) Résistance à la rupture Rm (MPa) Min. A(%) Type 1 Min. A50mm (%) Type 2 Min. A80mm (%) Type 3 Min. A50mm (%) Min. r0-20 Min. rm-20 n10-20/Ag
HR240LA HR240LA RD 240 - 320 ≥ 290 31 29 35 0,16
HR270LA HR270LA RD 270 - 350 ≥ 330 29 27 33 0,15
HR300LA HR300LA RD 300 - 380 380 - 500 28 26 24 26
HR340LA HR340LA RD 340 - 440 420 - 540 26 24 22 24
HR380LA HR380LA RD 380 - 480 450 - 570 24 22 20 22
HR420LA HR420LA RD 420 - 520 480 - 600 22 20 18 19
HR460LA HR460LA RD 460 - 560 520 - 640 20 18 16 17
HR500LA HR500LA RD 500 - 620 560 - 700 17 16 14 15
HR550LA HR550LA RD 550 - 670 610 - 750 16 14 12 13
HR700LA HR700LA RD 700 - 850 750 - 950 13 12 10 11

A80mm %: Allongement à rupture (en %) sur base d’un échantillon de longueur utile L0 = 80 mm (ISO 6892-1 type 2 (EN20x80))
A50mm %: Allongement à rupture (en %) après fracture sur base d’un échantillon de longueur utile L0 = 50 mm (ISO 6892-1 type 1 (ASTM12.5x50) or type 3 (JIS25x50))
A%: Allongement à rupture (en %) sur base d’un échantillon proportionnel de longueur utile L0 = 5,65 (So)1/2
Ag % : Allongement uniforme (en %)
BH2 : Augmentation de la limite élastique entre une référence mesurée après 2% de pré-déformation et cette même condition ayant subi un traitement thermique (170°C- 20 minutes)

Les aciers HSLA pouvant présenter des phénomènes de palier lors de la transition entre le domaine élastique et le domaine plastique, il est convenu de ne prendre en compte que le niveau inférieur (ReL) des variations de Re dans la zone du palier.

Microstructure d'un acier HSLA 340 laminé à froid

Microstructure d'un acier HSLA 340 laminé à froid

Composition chimique

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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Max. C (%) Max. Si (%) Max. Mn (%) Max. P (%) Max. S (%) Min. Al (%) Max. Ti (%) Max. Nb (%) Max. Cu (%)
CR210LA CR210LA 0,1 0,5 1,0 0,08 0,03 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
CR240LA CR240LA 0,1 0,5 1,0 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,09 0,2
CR270LA CR270LA 0,12 0,5 1,0 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,09 0,2
CR300LA CR300LA 0,12 0,5 1,4 0,04 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,09 0,2
CR340LA CR340LA 0,12 0,5 1,5 0,04 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,09 0,2
CR380LA CR380LA 0,12 0,5 1,6 0,04 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,09 0,2
CR420LA CR420LA 0,12 0,5 1,7 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,09 0,2
CR460LA CR460LA 0,15 0,6 1,7 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,10 0,2
CR500LA CR500LA 0,15 0,6 1,7 0,03 0,03 ≥ 0,015 0,15 0,10 0,2
CR550LA CR550LA 0,15 0,6 1,7 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,10 0,2
CR830LA CR830LA 0,1 0,5 1,5 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,10 0,2
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Max. C (%) Max. Si (%) Max. Mn (%) Max. P (%) Max. S (%) Min. Al (%) Max. Ti (%) Max. Nb (%) Max. Cu (%)
HR240LA HR240LA 0,1 0,5 0,7 0,03 0,03 ≥ 0,015 0,15 0,05 0,2
HR270LA HR270LA 0,12 0,5 1,0 0,03 0,03 ≥ 0,015 0,15 0,05 0,2
HR300LA HR300LA 0,12 0,5 1,3 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR340LA HR340LA 0,12 0,5 1,5 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR380LA HR380LA 0,12 0,5 1,5 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR420LA HR420LA 0,12 0,5 1,6 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR460LA HR460LA 0,12 0,5 1,7 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR500LA HR500LA 0,12 0,5 1,7 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR550LA HR550LA 0,12 0,6 1,8 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2
HR700LA HR700LA 0,12 0,6 2,1 0,03 0,025 ≥ 0,015 0,15 0,1 0,2

Disponibilité globale


En développement     En essais clientèle     Commercial en aspect non-visible     Commercial pour pièce d'aspect non visible et visible (Z)    

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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Nu (-UNC) Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA) Zagnelis® Protect (-ZMP) Zagnelis® Surface (-ZMS) Electrozingué (-EG)
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA
CR270LA CR270LA
CR300LA CR300LA
CR340LA CR340LA
CR380LA CR380LA
CR420LA CR420LA
CR460LA CR460LA
CR500LA CR500LA
CR550LA CR550LA
CR830LA CR830LA
HR240LA HR240LA
HR270LA HR270LA
HR300LA HR300LA
HR340LA HR340LA
HR380LA HR380LA
HR420LA HR420LA
HR460LA HR460LA
HR500LA HR500LA
HR550LA HR550LA
HR700LA HR700LA
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Nu (-UNC) Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA) Zagnelis® Protect (-ZMP) Zagnelis® Surface (-ZMS) Electrozingué (-EG)
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA
CR270LA CR270LA
CR300LA CR300LA
CR340LA CR340LA
CR380LA CR380LA
CR420LA CR420LA
CR460LA CR460LA
CR500LA CR500LA
CR550LA CR550LA
CR830LA CR830LA
HR240LA HR240LA
HR270LA HR270LA
HR300LA HR300LA
HR340LA HR340LA
HR380LA HR380LA
HR420LA HR420LA
HR460LA HR460LA
HR500LA HR500LA
HR550LA HR550LA
HR700LA HR700LA
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Nu (-UNC) Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA) Electrozingué (-EG)
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA
CR270LA CR270LA
CR300LA CR300LA
CR340LA CR340LA
CR380LA CR380LA
CR420LA CR420LA
CR460LA CR460LA
CR500LA CR500LA
CR550LA CR550LA
CR830LA CR830LA
HR240LA HR240LA
HR270LA HR270LA
HR300LA HR300LA
HR340LA HR340LA
HR380LA HR380LA
HR420LA HR420LA
HR460LA HR460LA
HR500LA HR500LA
HR550LA HR550LA
HR700LA HR700LA
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Nu (-UNC) Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA)
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA
CR270LA CR270LA
CR300LA CR300LA
CR340LA CR340LA
CR380LA CR380LA
CR420LA CR420LA
CR460LA CR460LA
CR500LA CR500LA
CR550LA CR550LA
CR830LA CR830LA
HR240LA HR240LA
HR270LA HR270LA
HR300LA HR300LA
HR340LA HR340LA
HR380LA HR380LA
HR420LA HR420LA
HR460LA HR460LA
HR500LA HR500LA
HR550LA HR550LA
HR700LA HR700LA
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Nu (-UNC) Electrozingué (-EG)
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA
CR270LA CR270LA
CR300LA CR300LA
CR340LA CR340LA
CR380LA CR380LA
CR420LA CR420LA
CR460LA CR460LA
CR500LA CR500LA
CR550LA CR550LA
CR830LA CR830LA
HR240LA HR240LA
HR270LA HR270LA
HR300LA HR300LA
HR340LA HR340LA
HR380LA HR380LA
HR420LA HR420LA
HR460LA HR460LA
HR500LA HR500LA
HR550LA HR550LA
HR700LA HR700LA
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Dénomination ArcelorMittal Nom générique Nu (-UNC) Extragal® (-GI) Galvannealed (-GA)
CR210LA CR210LA
CR240LA CR240LA
CR270LA CR270LA
CR300LA CR300LA
CR340LA CR340LA
CR380LA CR380LA
CR420LA CR420LA
CR460LA CR460LA
CR500LA CR500LA
CR550LA CR550LA
CR830LA CR830LA
HR240LA HR240LA
HR270LA HR270LA
HR300LA HR300LA
HR340LA HR340LA
HR380LA HR380LA
HR420LA HR420LA
HR460LA HR460LA
HR500LA HR500LA
HR550LA HR550LA
HR700LA HR700LA

Nous consulter pour la disponibilité de produits HSLA complémentaires.

Mise en forme

L'emboutissabilité diminue progressivement avec l'augmentation du grade.

L'utilisation des courbes limites de formage permet de définir les limites dans lesquelles un matériau peut être déformé sans striction selon différents chemins de déformation.

Exemple de courbes limites de formage calculées pour la famille des aciers HSLA laminés à froid (ép. : 1,0 mm). Modèle ArcelorMittal pour l'Europe.

Exemple de courbes limites de formage calculées pour la famille des aciers HSLA laminés à froid (ép. : 1,0 mm). Modèle de Keeler pour l'Amerique du Nord.

Exemple de courbes limites de formage calculées pour la famille des aciers HSLA laminés à chaud (ép. : 2,5 mm). Modèle ArcelorMittal pour l'Europe.

Exemple de courbes limites de formage calculées pour la famille des aciers HSLA laminés à chaud (ép. : 2,5 mm). Modèle de Keeler pour l'Amerique du Nord.

Nous consulter pour d'autres données relatives à la mise en forme de la gamme des HSLA pour des épaisseurs et des revêtements particuliers.

Soudabilité

La soudabilité par point est caractérisée selon la méthode ISO 18278-2.

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Dénomination ArcelorMittal Epaisseur (mm) Diamètre soudure (mm) Effort en traction pure (kN) Diamètre soudure (mm) Effort en traction cisaillement (kN)
CR240LA 1,5 7,11 12,12 6,99 14,11
CR420LA 1,5 7,12 12,55 6,93 15,74
CR460LA 1,5 6,88 11 7,35 18,09
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Dénomination ArcelorMittal Epaisseur (mm) Diamètre soudure (mm) Effort en traction pure (kN) Diamètre soudure (mm) Effort en traction cisaillement (kN)
HR300LA 2 7,06 15,08 6,6 18,44
HR340LA 2 6,95 16,59 7,2 21,37
HR550LA 2 7,02 16,46 6,9 27,18

Les aciers HSLA possèdent une bonne aptitude au soudage, quel que soit le procédé de soudage.

Compte tenu de son expérience (caractérisation de ses produits), ArcelorMittal est en mesure d'apporter une assistance technique pour l'adaptation des paramètres de soudage par points et en soudage à l'arc pour tout produit de la gamme HSLA.

Résistance à la fatigue

Les aciers HSLA offrent des propriétés de résistance à la fatigue intéressantes.

A titre d'exemple, le graphe ci-dessous montre les courbes de Wöhler de différents aciers HSLA. Celles-ci sont exprimées en terme de contrainte maximale en fonction du nombre de cycles appliqués. Elles sont obtenues suivant 2 rapports de charge, soit en traction répétée R=0,1 , soit en traction alternée symétrique R=-1.

Compte tenu de leur limite d'endurance élevée, ces aciers présentent un grand intérêt pour les structures travaillant en fatigue. Pour retrouver les limites d'endurance du métal de base au voisinage des soudures, il y a lieu d'effectuer, dans les zones très sollicitées de manière cyclique, des traitements de parachèvement tels que fusion TIG, martelage, grenaillage ou meulage au pied des cordons de soudure.

ArcelorMittal est en mesure de mettre à disposition une base de données complète des performances en fatigue des aciers de la gamme HSLA.

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