Acier allié AISI 4145 - Propriétés et applications

Présentation du produit

L'AISI 4145 (UNS G41450) est un acier allié au chrome-molybdène faiblement allié, largement connu sous le nom d'acier chromoly, conçu pour surpasser la norme AISI 4140 pour les composants à forte charge cyclique de grande section. Sa teneur élevée en carbone (0,43 à 0,48 %) offre une trempabilité à cœur supérieure, éliminant les problèmes de douceur du noyau courants dans les pièces épaisses en acier 4140.

Contrairement à l'acier générique faiblement allié, le 4145 conserve des propriétés mécaniques constantes de la surface au noyau après trempe et revenu, résistant à la torsion, à la rupture par fatigue et à l'usure abrasive dans le cadre d'un fonctionnement intensif à long terme. Il est conforme aux normes industrielles ASTM A29/A29M et aux spécifications API des matériaux pour champs pétrolifères, ce qui en fait le premier choix pour les pièces de fond de trou et de transmission mécanique à fortes contraintes où le 4140 ne respecte pas les limites de charge.

Nuances d'acier équivalentes

Pays	USA	Chine	Japon
Standard	ASTM A29	GB/T3077	JISG4105
Grade	4145	40CrMnMo	SCM445

Caractéristiques du produit

Composition chimique

Grade	C	Si	Mn	P.	S	Cr	Mo
4145	0,43-0,48	0,15-0,35	0,75-1,00	0,035Max	0,040Max	0,80-1,10	0,15-0,25
40CrMnMo	0,37-0,45	0,17-0,37	0,90-1,20	0,030Max	0,030Max	0,90-1,20	0,20-0,30
SCM445	0,43-0,48	0,15-0,35	0,60-0,85	0,030Max	0,030Max	0,90-1,20	0,15-0,30

Propriétés mécaniques

• Résistance à la traction ultime : 896-1 130 MPa

• Limite d'élasticité décalée de 0,2 % : 758 à 965 MPa

• Allongement : ≥15 %

• Réduction de la superficie : ≥35 %

• Plage de dureté typique : HRC 28–36

• Résistance aux chocs à basse température : résistance aux chocs stable jusqu'à -46 °C

Indice de propriété mécanique	Valeur minimale
Résistance à la traction	980Mpa
Limite d'élasticité inférieure	785Mpa
Allongement après fracture	10%
Réduction de la superficie	45%
Énergie absorbée par l'impact	63J
Dureté Brinell (condition de livraison)	217Max HBW

Remarque : Tous les indicateurs de propriétés mécaniques sont les exigences de test après que l'échantillon a subi un traitement thermique standard ( trempe à l'huile de 850 ℃ + trempe à l'eau/huile à 600 ℃ ), et la dureté est la limite supérieure de l'état de livraison après recuit/revenu à haute température.

Processus de forgeage

• Température de forgeage initiale : 1 180 ~ 1 220 ℃

• Température finale de forgeage : 850 ~ 900 ℃

• Un chauffage lent est nécessaire pour les lingots ou billettes de grande taille afin d'éviter les fissures thermiques internes causées par une répartition inégale de la température.

• Arrêtez de forger une fois que la température de la pièce descend en dessous de 850 ℃ pour éviter une structure à grains internes grossiers et une ténacité réduite.

• Après le forgeage, un refroidissement lent dans du sable ou un refroidissement au four est recommandé pour libérer les contraintes internes du forgeage et éviter les fissures de surface.

Traitement thermique

Trempe

• Température de chauffage : 850 ℃

• Temps de maintien : calculer en fonction de l'épaisseur de la pièce (1,5 à 2 min par mm de section transversale)

• Moyen de refroidissement : huile

Trempe

• Température de chauffage de trempe: 600 ℃

• Temps de maintien : maintien suffisant pour garantir une température interne uniforme

• Moyen de refroidissement : eau ou huile

Traitement thermique à l’état de livraison

• Température de recuit : 840 ~ 860 ℃, refroidissement lent du four jusqu'à moins de 300 ℃, puis refroidissement à l'air

• Température de trempe à haute température : 650 ~ 680 ℃, refroidissement par air après conservation de la chaleur

• Dureté de livraison cible : HBW ≤ 217, adaptée à un usinage ultérieur

Tailles d'approvisionnement, tolérance et stock

1. Types de produits et gamme de tailles

Type de produit	Gamme de tailles	Longueur
Barre étirée à froid	Φ3-Φ80mm	6000-9000mm
Barre laminée à chaud	Φ16-Φ310mm	6000-9000mm
Barre forgée à chaud	Φ100-Φ1200mm	3000-5800mm
Plaque/feuille laminée à chaud	T : 3-200 mm ; L:1500-2500mm	2000-5800 mm
Bloc forgé à chaud	T : 80-800 mm ; L : 100-2500 mm	2000-5800 mm

2. Finition de surface, tolérance dimensionnelle et rectitude

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.

Nous maintenons chaque mois plus de 10 000 tonnes d’acier 4145 en stock pour une livraison rapide. Les stocks changent quotidiennement ; contactez notre équipe commerciale pour un inventaire en temps réel.

Soudabilité

L'acier chromoly AISI 4145 présente une teneur en carbone moyenne à élevée, ce qui entraîne une mauvaise soudabilité inhérente. Sa zone affectée par la chaleur est sujette à la formation de martensite dure, conduisant à des fissures retardées à froid et à une résistance aux chocs réduite sans procédures de soudage standardisées. Préchauffez les matériaux à 260-370°C et maintenez une température entre les passes constante pendant le soudage multi-passes, utilisez des électrodes à faible teneur en hydrogène entièrement cuites et mettez en œuvre un revenu de détente après soudage à 590-650°C suivi d'un refroidissement lent du four. Les joints soudés ne sont pas idéaux pour les composants lourds de torsion et d'impact cycliques ; l'assemblage mécanique est recommandé pour les pièces de rechange à forte charge.

Applications

Équipement de fond de puits de pétrole et de gaz

Colliers de forage standard API, connecteurs de tiges de forage, stabilisateurs de forage, outils de forage directionnel, outils de récupération de pêche, supports de tubage, tiges de valve pour têtes de puits haute pression

Machines de construction lourde et minière

Arbres principaux de concasseur, corps d'outils de forage, engrenages de transmission robustes, broches de presse hydraulique, pièces forgées de boulons surdimensionnés à haute résistance

Transmission automobile et mécanique générale

Essieux moteurs pour charges lourdes, arbres de transmission pour poids lourds, boîtiers de roulements, pièces d'accouplement à couple élevé, supports de moules pour équipements de formage lourds

Équipements industriels et énergie

Rouleaux de papeterie, arbres lourds de pompes, composants de transmission auxiliaires d'éoliennes, tiges de vérins hydrauliques pour systèmes haute pression

Comparaison de l'acier AISI 4145 VS AISI 4140

Article de comparaison	AISI4145	AISI4140	Scénario approprié
Teneur en carbone	0,43 à 0,48 %	0,38 à 0,43 %	Carbone plus élevé = 4145 plus résistant
Trempabilité totale	Excellent (dureté uniforme de grande section transversale)	Bon (noyau mou sur diamètre >100mm)	Pièces forgées de grand diamètre sélectionnez 4145
Performances de traction et d'usure	Résistance à l'abrasion et à la résistance 10 à 15 % plus élevées	Force et ténacité équilibrées	Utilisation de charges de torsion lourdes à long terme 4145
Résistance aux chocs à basse température	Légèrement inférieur à même dureté	Meilleure ductilité sous impact à froid	Pièces à très basse température, sélectionnez 4140
Position de coût principale	Coût des matières premières légèrement plus élevé	Plus rentable pour les petites pièces à faible charge	Les petits arbres légers utilisent 4140

FAQ

Q1 : Quelle est la différence entre l’acier AISI 4145 et AISI 4140 ?

A1 :  AISI 4145 a une teneur en carbone plus élevée que le 4140, offrant une meilleure trempabilité, résistance à la traction et résistance à l'usure pour les pièces forgées de grande section. Cependant, le 4140 offre une résistance supérieure aux chocs à basse température et une meilleure soudabilité, ce qui le rend plus adapté aux pièces dynamiques à basse température.

Q2 : Quelles sont les principales différences entre les aciers AISI 4145, 4145H et 4145MOD ?

A2 : En bref, sélectionnez la norme 4145 pour les machines générales, 4145H pour les pièces forgées ordinaires pour champs pétrolifères et 4145MOD pour les composants de forage de fond de trou de grande section de haute spécification.

• AISI 4145 : Acier chromoly à base standard avec une large bande de trempabilité admissible, à usage général pour les pièces de machines lourdes de petite et moyenne taille, sans contrôle strict de tolérance de trempabilité.

• AISI 4145H :  H signifie acier à capacité de trempe contrôlée, avec des plages d'éléments d'alliage plus restreintes et une bande passante de trempabilité à la trempe finale fixe. Il garantit une dureté de noyau constante pour les pièces forgées de grand diamètre, conforme aux exigences de base de l'API pour les champs pétrolifères.

• AISI 4145MOD (4145H modifié) : variante améliorée du 4145H avec une teneur optimisée en Mn, Cr et Mo pour améliorer encore la trempabilité profonde en profondeur. Il répond aux normes API 7-1 plus strictes pour les colliers de forage et les outils de fond de trou ultra-larges, offrant des propriétés mécaniques uniformes sur des sections transversales très épaisses là où la norme 4145/4145H ne peut pas atteindre la résistance de noyau requise.

Q3 : Quelle est la limite de dureté de livraison des barres AISI 4145 recuites ?

A3 :  Les barres brutes AISI 4145 fournies à l'état recuit ou normalisé ont une dureté Brinell maximale de HBW 235, ce qui garantit des performances d'usinage fluides.

Q4 : L’acier AISI 4145 peut-il être soudé directement sans préchauffage ?

A4 : Non. AISI 4145 a une tendance élevée à la trempe, le soudage direct sans préchauffage produira des fissures retardées à froid dans la zone affectée thermiquement. Un préchauffage à 260–370°C et un revenu de détente après soudage sont obligatoires.

Si vous avez besoin de hautes performances Barres rondes, plaques, colliers de forage creux ou pièces forgées sur mesure en acier allié chromoly AISI 4145 pour la fabrication de gaz pétrolier, d'exploitation minière et de machines lourdes, envoyez vos exigences de dessin, de taille et de dureté pour un devis technique gratuit et une fiche technique du matériau.