Acier allié de cémentation DIN 16MnCr5 1.7131 5115

Présentation du produit

DIN 16MnCr5 (1.7131) est un acier de carburation classique faiblement allié de la série Mn-Cr, réputé pour son excellente trempabilité, sa répartition uniforme de la dureté après traitement thermique et ses propriétés mécaniques équilibrées. Il forme une surface dure et une structure de noyau résistante après carburation et revenu à basse température, qui répond parfaitement aux exigences de performance des pièces mécaniques dans des conditions de charge et d'usure dynamiques. Il possède des qualités équivalentes dans les principaux systèmes de normes nationales du monde entier, tels que ASTM 5115 dans la norme américaine et 16CrMnH/20CrMnTi dans la norme chinoise, et est largement utilisé dans la fabrication automobile, le traitement mécanique, les moules de précision et d'autres industries.

Nuances d'acier équivalentes

Pays	USA	Europe	Chine
Standard	ASTM A29	EN10084	GB/T3077
Grade	5115	16MnCr5/1.7131	16CrMnH/20CrMnTi

Caractéristiques du produit

Composition chimique

Grade	C	Si	Mn	P.	S	Cr
5115	0,13-0,18	0,15-0,35	0,70-0,90	0,035Max	0,040Max	0,70-0,90
16MnCr5/1.7131	0,14-0,19	0,40Max	1h00-13h30	0,025Max	0,035Max	0,80-1,10
20CrMnTi	0,17-0,23	0,17-0,37	0,80-1,10	0,030Max	0,030Max	1h00-13h30

Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques du 16MnCr5 1.7131 présentent des différences évidentes avec le changement de taille et le processus de traitement thermique. Voici les indices de performance standard spécifiés dans les normes EN 10084 et ISO 683-11, qui constituent la référence principale pour la sélection et le traitement des matériaux.

1. Résistance à la traction après durcissement et revenu à 200 ℃ (EN 10084, Min)

Gamme de tailles	Résistance à la traction
d≤16	1000Mpa minute
16＜d≤40	800Mpa minute
40＜d≤100	500Mpa minute

2. Propriétés mécaniques en condition de cémentation simulée (ISO 683-11-1987)

Gamme de tailles	Résistance à la traction	Limite d'élasticité	Allongement	Valeur d'impact À RT/J
d=16	880-1230Mpa	600Mpa minute	9 % minimum	25J minutes
d=30	770-1120Mpa	520Mpa minute	10 % minimum	25J minutes
d=63	650-1000Mpa	450Mpa minute	11 % minimum	25J minutes

3. Exigence d'échantillonnage pour les éprouvettes

Toutes les éprouvettes en acier de cémentation 16MnCr5 doivent être échantillonnées à 1/4 du diamètre/épaisseur sous la surface traitée thermiquement conformément à l'EN 10084 ; des exigences particulières en matière d'échantillonnage doivent être mises en œuvre conformément au contrat acheteur-vendeur.

Dureté de surface et trempabilité

Dureté dans différents états de traitement thermique

La dureté de 16MnCr5 1,7131 peut être ajustée en fonction des besoins de traitement, et la plage de dureté standard des différents états de traitement thermique est la suivante :

Traitement thermique	Dureté
Traité pour améliorer la cisaillement (+S)	HB255Max
Recuit doux (+A)	HB207Max
Traité à la plage de dureté (+TH)	156-207HBW
Traité selon la structure ferrite-perlite et la plage de dureté (+FP)	140-187HBW
Normalisé(+N)	138-187HBW

Durabilité en fin de trempe (HRC)

Lorsqu'elles sont commandées avec des exigences de trempabilité normales (+H), élevées (+HH) ou faibles (+HL), les valeurs de dureté à différentes distances de l'extrémité trempée répondent aux normes suivantes (l'indice de base pour juger de la trempabilité des pièces de grande section) :

Distance en mm depuis l'extrémité trempée
Distance		1.5	3	5	7	9	11	13	15	20	25	30	35	40
Dureté En HRC + H	maximum	47	46	44	41	39	37	35	33	31	30	29	28	27
	min	39	36	31	28	24	21	/	/	/	/	/	/	/
Dureté En HRC + HH	maximum	47	46	44	41	39	37	35	33	31	30	29	28	27
	min	42	39	35	32	29	26	24	22	20	/	/	/	/
Dureté En HRC + HL	maximum	44	43	40	37	34	32	30	28	26	25	24	23	22
	min	39	36	31	28	24	21	/	/	/	/	/	/	/

Bandes de dispersion pour la dureté Rockwell - C dans le test de trempabilité par trempe finale.

Spécifications d’approvisionnement, tolérances et informations sur les stocks

Qilu Steel propose une gamme complète de produits 16MnCr5 1.7131, notamment des barres laminées à chaud, des barres forgées à chaud, des plaques laminées à chaud et des blocs forgés à chaud, avec des spécifications complètes et un stock stable, et peuvent être personnalisées selon les exigences du client.

Spécifications d'approvisionnement

Type de produit	Gamme de tailles	Longueur
Barre laminée à chaud	Φ14-Φ280mm	6000-9000mm
Barre forgée à chaud	Φ140-Φ1200mm	3000-5800mm
Plaque/feuille laminée à chaud	T : 20-120 mm ; L:410-810mm	2000-5800 mm
Bloc forgé à chaud	T : 80-800 mm ; L : 100-2500 mm	2000-5800 mm

Finition de surface et tolérance dimensionnelle

Finition de surface	Tourné	Fraisé	Broyage (meilleur)	Poli (meilleur)	Pelé(Meilleur)	Forgé noir	Noir roulé
Tolérance	+0/+3mm	+0/+3mm	+0/+0,05mm	+0/+0,05mm	+0/+0,1mm	+0/+5mm	+0/+1mm
Rectitude	1mm/1000mm maximum.					3mm/1000mm maximum.

Spécifications en stock (diamètre de la barre laminée à chaud)

Le stock mensuel de barres laminées à chaud et forgées de 16MnCr5 dépasse dix mille tonnes, avec les diamètres de stock réguliers suivants :

• 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 35, 38, 40, 42, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280 mm

Remarque : Les spécifications des stocks et les quantités sont mises à jour en temps réel en fonction des ventes et de la production. Pour les dernières informations sur les stocks, veuillez contacter directement notre personnel commercial.

Technologie de traitement de forgeage

Le forgeage est le processus clé pour améliorer la compacité et les propriétés mécaniques du 16MnCr5 1.7131. Les paramètres standard du processus de forgeage sont strictement suivis pour éviter les défauts tels que les fissures internes et la structure lâche :

• Préchauffage : Mettez le lingot 16MnCr5 dans le four et préchauffez à 600-700℃ (éliminez les contraintes internes, évitez les chocs thermiques).

• Chauffage jusqu'à la température de forgeage initiale : continuez à chauffer le lingot à 1 150-1 200 ℃ et maintenez-le au chaud uniformément.

• Opération de forgeage : La température finale de forgeage ne doit pas être inférieure à 850-900℃ (assurer la plasticité de l'acier, éviter les fissures de forgeage à froid).

• Refroidissement après forgeage : Refroidir à l'air ou au four (refroidissement lent pour éliminer les contraintes de forgeage et éviter les fissures de surface).

Traitement thermique

Le processus de traitement thermique du 16MnCr5 1.7131 est conçu pour les caractéristiques de son alliage, et les paramètres peuvent être ajustés de manière appropriée en fonction de la taille de la pièce et des exigences de performances. Le processus à cœur et la température clé sont les suivants :

Processus	Température	Méthode de refroidissement	Objectif principal
Recuit doux	790-810℃	Refroidissement du four	Réduire la dureté, améliorer l'usinabilité
Normalisation	880-900℃	Refroidissement par air	Affiner les grains, éliminer les défauts structurels, préparer la carburation

Processus clé pour la carburation et le durcissement

Processus	Plage de température	Processus de correspondance
Fin de l'essai de trempe austénitisant	870 ℃	Test de trempabilité standard
Cémentation	880-980 ℃	Déterminer le temps de maintien en fonction de la profondeur de la couche de carburation
Durcissement à noyau	860-900℃	Correspond au processus de carburation, assure la résistance du noyau
Cémentation	780-820 ℃	Assurer la dureté de la surface et la résistance à l’usure

Trempe et revenu

• Chauffage : chauffez l'acier à 820-850 ℃ et maintenez-le au chaud uniformément (la température inférieure est pour la trempe à l'eau, la température supérieure est pour la trempe à l'huile).

• Trempe : Trempe dans l'eau ou l'huile (selon les exigences de taille et de déformation de la pièce).

• Trempe : Tempérer à 150-200℃ dans le four et garder au chaud.

• Refroidissement après revenu : sortir du four et refroidir à l'air (éliminer les contraintes de trempe, stabiliser la dureté de surface et la ténacité du noyau).

Remarque : Les paramètres ci-dessus sont uniquement à titre indicatif et le processus spécifique doit être optimisé en fonction de l'équipement de production réel et des exigences des pièces.

Soudabilité

Le 16MnCr5 a une soudabilité modérée, et sa soudabilité est principalement affectée par la teneur en carbone et les éléments d'alliage (Mn, Cr) :

• La teneur en carbone est de 0,14 à 0,19 % (<0,25 %), ce qui évite une grave détérioration de la soudabilité causée par une teneur élevée en carbone.

• Les éléments Mn et Cr améliorent la résistance et la dureté de l'acier, mais augmenteront le risque de fissures de soudage si aucune mesure de protection n'est prise.

Précautions de soudage recommandées

• Souder avant le traitement thermique de carburation (le cordon de soudure est facile à fissurer après carburation).

• Préchauffez le métal de base à 150-200 ℃ avant de souder (réduisez la différence de température entre le cordon de soudure et le métal de base, évitez les fissures à froid).

• Adoptez un refroidissement lent après le soudage (éliminez le stress de soudage).

• Les structures de soudage complexes ne sont pas recommandées ; la priorité est donnée à la liaison mécanique pour les pièces fortement sollicitées.

Comparaison avec l'acier 16MnCr5 vs 5115 vs 20CrMnTi vs 15CrMn

Le 16MnCr5 est souvent comparé aux aciers de carburation traditionnels tels que le 20CrMnTi, l'ASTM 5115, le 20CrNiMo (1.6582) et le 15CrMn dans la sélection des matériaux. Ce qui suit est une comparaison complète des aspects de la composition, des performances, du coût et de l'application, afin de fournir une référence claire de sélection de matériaux pour différents besoins de production :

Indice de comparaison	16MnCr5/1.7131	ASTM 5115	20CrMnTi	20CrNiMo (1,6582)	15CrMn
Système d'alliage de base	Mn-Cr	Mn-Cr	Mn-Cr-Ti	Cr-Ni-Mo	Mn-Cr
Teneur en carbone (%)	0,14-0,19	0,13-0,18	0,17-0,23	0,17-0,23	0,12-0,18
Trempabilité	Excellent (diamètre de trempe à l'huile ≥30 mm)	Bon (diamètre de trempe à l'huile ≥25 mm)	Excellent (grains de Ti raffinés)	Superbe (synergisme Ni-Mo, ≥40mm)	Général (diamètre de trempe à l'huile ≥20 mm)
Dureté de surface (HRC) après carburation	58-62	56-60	58-64	60-64	55-59
Résistance du noyau (valeur d'impact à température ambiante)	≥25J	≥22J	≥28J	≥40J (super élevé)	≥20J
Déformation par traitement thermique	Petit (≤0,05 mm)	Petit	Extrêmement petit (élément Ti)	Petit	Général
Usinabilité	Excellent (HB≤207 après recuit)	Bien	Bon (couteau qui dépasse légèrement)	Général (teneur élevée en alliage)	Excellent (faible teneur en carbone)
Coût des matières premières	Moyen	Moyen-Faible	Moyen	Élevé (alliage Ni/Mo)	Faible
Avantages clés	Performance équilibrée, contrôle strict des impuretés, bonne ténacité à basse température	Large tolérance des composants, approvisionnement facile	Déformation ultra faible, adaptée aux pièces de précision	Ténacité du noyau très élevée, résistance aux charges élevées	Faible coût, adapté aux pièces à faible charge
Application typique	Engrenages, vis sans fin, bagues, moules en plastique, pièces basse température	Engrenages mécaniques généraux, arbres ordinaires, bagues de non-précision	Engrenages automobiles de haute précision, bagues de synchronisation, arbres de transmission de précision	Engrenages robustes, pièces d'énergie éolienne, machines d'ingénierie à charge élevée	Engrenages à faible charge, petits arbres, accessoires de faible précision
Suggestion de remplacement	Peut remplacer ASTM5115/15CrMn pour une charge moyenne/élevée	Remplaçable pour charge légère/moyenne 16MnCr5	Alternative pour 16MnCr5 (pièces de précision)	Irremplaçable pour 16MnCr5 (uniquement pour charges lourdes)	Remplaçable uniquement pour une charge légère 16MnCr5

Scénarios d'application typiques

Le 16MnCr5 est largement utilisé dans diverses industries en raison de ses excellentes performances de carburation, de sa bonne trempabilité et de ses propriétés mécaniques équilibrées de type « surface dure et noyau résistant ». Il constitue le matériau de base pour la fabrication de pièces supportant des charges dynamiques, l'usure et les chocs :

• Fabrication d'engrenages : engrenages pour automobiles, machines de construction et équipements industriels, engrenages à vis sans fin, engrenages différentiels, bagues d'engrenage de synchronisation et autres pièces de transmission de base.

• Industrie automobile : arbres de transmission, bagues d'essence, joints d'huile de turbine, bagues de roulement de moyeu et autres pièces automobiles nécessitant une résistance élevée et une résistance à l'usure.

• Fabrication mécanique : pièces mécaniques soumises à de fortes charges telles que des roulements, des arbres à broches, des accouplements, des arbres à cames et des disques d'embrayage.

• Industrie des moules et des outils : moules en plastique (en particulier les moules d'injection plastique renforcés de fibres de verre), bagues d'étanchéité, rouleaux de chaîne et autres accessoires de précision nécessitant une dureté de surface et une résistance à l'usure élevées.

• Industrie de l'équipement lourd : éléments clés des machines minières, des machines agricoles et des machines d'ingénierie lourdes nécessitant une résistance élevée et une résistance à l'usure.

• Équipement à basse température : pièces de transmission et composants d'étanchéité des équipements industriels à basse température (-40 ℃ ~ 200 ℃) en raison de leur bonne ténacité à basse température.

FAQ

Q1 : Quelle est la principale différence entre 16MnCr5 et ASTM 5115 ?

A1 :  Les deux sont des nuances équivalentes à l'acier de carburation Mn-Cr, avec le même scénario d'application. La légère différence réside dans la composition chimique : 16MnCr5 a une teneur plus élevée en Mn (1,00-1,30 %) et en Cr (0,80-1,10 %) et un contrôle P/S plus strict, avec une meilleure trempabilité et une ténacité à basse température ; ASTM 5115 a une tolérance de composants plus large, un coût d'approvisionnement inférieur et convient mieux aux pièces mécaniques générales. Les deux peuvent être complètement remplacés pour les pièces ordinaires, et la qualité de conception originale est recommandée pour les pièces de haute précision.

Q2 : 16MnCr5 peut-il être directement remplacé par 20CrMnTi ?

A2 : Oui, 20CrMnTi est la qualité alternative standard chinoise la plus courante pour 16MnCr5. 20CrMnTi contient un élément Ti, qui peut affiner les grains et réduire au minimum la déformation du traitement thermique, plus adapté aux engrenages automobiles de haute précision et aux pièces de transmission d'ultra-précision ; 16MnCr5 a une meilleure ténacité à basse température et une teneur plus élevée en Mn, plus adapté aux pièces en conditions de travail à basse température et aux pièces à charge moyenne de grande section. Le remplacement peut être déterminé en fonction de la précision de la pièce, de son état de fonctionnement et du coût de production.

Q3 : Comment déterminer la profondeur de la couche de carburation de 16MnCr5 ?

A3 : La profondeur de la couche de cémentation est déterminée en fonction de la charge de travail des pièces : les pièces à faible charge (douilles d'étanchéité, petits engrenages) sont de 0,5 à 0,8 mm ; les pièces à charge moyenne (engrenages de transmission, engrenages à vis sans fin) mesurent 0,8 à 1,2 mm ; les pièces à forte charge (engrenages de machines d'ingénierie, arbres de transmission) mesurent 1,2 à 2,0 mm. Le temps de maintien du processus de carburation est ajusté en fonction de la profondeur requise (généralement 1h pour une profondeur de 0,2 mm).

Q4 : Quel est le meilleur état de traitement du 16MnCr5 pour la coupe ?

A4 :  L'état de recuit doux (+A, HB≤207) offre les meilleures performances de coupe, sans couteau collant évident ni effondrement des bords pendant le traitement. Il est recommandé d'utiliser des outils de coupe en carbure cémenté, de contrôler la vitesse de coupe à 80-120 m/min et d'ajouter du liquide de coupe émulsionné pour éviter la surchauffe de la pièce et améliorer la finition de surface des pièces (jusqu'à Ra1,6 μm après un traitement fin).

Q5 : Comment choisir le milieu de trempe (eau/huile) pour 16MnCr5 ?

A5 : Le choix du milieu de trempe est basé sur la taille des pièces et les exigences de déformation : les petites pièces (d≤30 mm) avec de faibles exigences de déformation peuvent utiliser la trempe à l'eau (température de chauffage 820-830 ℃) pour assurer la trempabilité ; les pièces moyennes et grandes (d> 30 mm) ou les pièces de haute précision avec des exigences de déformation strictes utilisent une trempe à l'huile (température de chauffage 830-850 ℃), ce qui peut réduire la déformation de trempe à ≤ 0,05 mm tout en assurant la trempabilité des pièces de grande section.

Q6 : Quand choisir 16MnCr5/1.7131 au lieu de 20CrNiMo (1.6582) ?

A6 :  20CrNiMo a une ténacité et une trempabilité de noyau très élevées, mais le coût des matières premières est beaucoup plus élevé (environ 30 % de plus que 16MnCr5). Choisissez 16MnCr5 pour les pièces de précision générales à charge moyenne, à température normale/basse température (telles que les engrenages ordinaires, les bagues, les moules en plastique), qui ont des performances de coût élevées ; choisissez 20CrNiMo uniquement pour les pièces à forte charge, à fort impact et de très grande section (telles que les engrenages éoliens, les pièces de transmission de machines d'ingénierie lourdes) où 16MnCr5 ne peut pas répondre aux exigences de ténacité.

Renseignez-vous maintenant : Qilu Steel dispose d'un approvisionnement stable en 16MnCr5 1.7131 avec des spécifications complètes et peut fournir des services de traitement personnalisés tels que la découpe, le forgeage, le traitement thermique et la finition de surface selon les exigences du client.