Acier de cémentation DIN 20MnCr5 1.7147 5120

Présentation du produit

DIN 20MnCr5 et ASTM 5120 sont des aciers carburés alliés à faible teneur en carbone hautes performances, conçus pour exceller dans les composants soumis à des contraintes mécaniques répétées, des frottements et des charges lourdes. En tant que membres essentiels de la série d'aciers alliés Mn-Cr, ces nuances offrent une combinaison unique d'une surface dure résistante à l'usure (jusqu'à 62 HRC après carburation) et d'un noyau ductile résistant aux chocs, éliminant ainsi les risques de défaillance fragile dans les scénarios industriels à forte demande.

20MnCr5 1.7147 adhère aux normes européennes EN, tandis que ASTM 5120 est l'équivalent américain, les deux correspondant au GB/T 3077 chinois 20CrMn pour un approvisionnement interrégional transparent. Largement adoptés dans la construction automobile, les machines lourdes, les équipements de construction et les systèmes auxiliaires de l'aérospatiale, ces aciers constituent le premier choix pour les pièces de transmission de précision, les fixations à haute résistance et les arbres porteurs où la durabilité et la fiabilité ne sont pas négociables.

Avec une teneur en carbone précisément calibrée de 0,17 à 0,22 %, les aciers optimisent la réponse de carburation, garantissant que la diffusion du carbone forme une couche de surface dense et dure tout en préservant la ténacité du noyau. Des formes d'approvisionnement polyvalentes (barres laminées à chaud, barres forgées, blocs forgés) et des finitions personnalisables les rendent en outre adaptables aussi bien aux petits composants de précision qu'aux grandes pièces industrielles à usage intensif.

Équivalent en acier

Pays	USA	Europe	Chine
Standard	ASTM A29	EN10084	GB/T3077
Grade	5120	20MnCr5/1.7147	20CrMn

Caractéristiques du produit

Composition chimique

Les performances du 20MnCr5 1.7147 et de l'ASTM 5120 reposent sur leur rapport d'alliage optimisé, avec un contrôle strict des impuretés pour améliorer l'intégrité du matériau et la stabilité du traitement. L'équivalent chinois 20CrMn est également inclus pour référence sur le marché asiatique :

Grade	C	Si	Mn	P.	S	Cr
5120	0,17-0,22	0,15-0,35	0,70-0,90	0,035Max	0,040Max	0,7-0,9
20MnCr5/1.7147	0,17-0,22	0,40Max	13h10-13h40	0,025Max	0,035Max	1,0-1,3
20CrMn	0,17-0,23	0,17-0,37	0,90-1,20	0,030Max	0,030Max	0,9-1,2

Propriétés mécaniques

Toutes les propriétés mécaniques sont testées conformément aux normes EN 10084 (20MnCr5) et ISO 683-11-1987 (cémentation simulée), avec une résistance à la traction calibrée par diamètre de composant pour référence d'application pratique :

Résistance à la traction minimale (durcie et trempée à 200 ℃)

Gamme de tailles	Résistance à la traction
d≤16	1200Mpa minute
16＜d≤40	800Mpa minute
40＜d≤100	600Mpa minute

Mesures mécaniques complètes

Propriétés mécaniques de la barre d'essai de référence en condition de cémentation simulée selon la norme ISO 683-11-1987.

Gamme de tailles	Résistance à la traction	Limite d'élasticité	Allongement	Valeur d'impact À RT/J
d=16	1000-1350Mpa	670Mpa minute	8 % minimum	20J minutes
d=30	900-1250Mpa	610Mpa minute	9 % minimum	20J minutes
d=63	780-1130Mpa	540Mpa minute	10 % minimum	23J minutes

Dureté superficielle

Traitement thermique	Dureté
Traité pour améliorer la cisaillement (+S)	HB255Max
Recuit doux (+A)	HB217Max
Traité à la plage de dureté (+TH)	170-217HBW
Traité selon la structure ferrite-perlite et la plage de dureté (+FP)	152-201HBW
Normalisé(+N)	140-201HBW

Performances de trempabilité

20MnCr5 1.7147 offre des options de trempabilité personnalisables (+H : normal, +HL : faiblement restreint, +HH : hautement restreint) pour répondre aux différents besoins de traitement des composants. La dureté Rockwell C à différentes distances de l'extrémité trempée est la suivante (noyau pour la conception du processus de traitement thermique) :

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	49	49	48	46	43	42	41	39	37	35	34	33	32
	min	41	39	36	33	30	28	26	25	23	21	/	/	/
Dureté En HRC + HH	maximum	49	49	48	46	43	42	41	39	37	35	34	33	32
	min	44	42	40	37	34	33	31	30	28	26	25	24	23
Dureté En HRC + HL	maximum	46	46	44	42	39	37	36	34	32	30	29	28	27
	min	41	39	36	33	30	28	26	25	23	21	/	/	/

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

Clé

Distance X de l'extrémité trempée de l'éprouvette, mm

Dureté Y, HRC

1 limite supérieure

2 limite supérieure, +grades HL

3 limites inférieures, +grades HH

4 limite inférieure

Traitement thermique

Le 20MnCr5 1.7147 et l'ASTM 5120 offrent tous deux une excellente flexibilité de traitement thermique, permettant aux fabricants d'adapter les performances des matériaux aux exigences fonctionnelles spécifiques des composants. Tous les processus sont optimisés pour une distorsion minimale et une conservation maximale des performances :

• Recuit doux : chauffer à 650-700℃, refroidissement du four → Dureté ≤217HB. Idéal pour réduire la dureté des matériaux pour l'usinage de précision (par exemple, taillage d'engrenages, tournage d'arbres).

• Normalisation :  Chauffage à 840-870℃, refroidissement par air → Structure uniforme en ferrite-perlite (140-201HB). Élimine les contraintes internes dues au forgeage/roulage, préparant ainsi la carburation ultérieure.

• Carburation : 20MnCr5 1.7147 chauffé à 880-980℃ (temps réglable en fonction de la profondeur du boîtier) → Dureté de surface 58-62HRC. Parfait pour les pièces sujettes à l'usure (dents d'engrenage, surfaces de pignons) avec une profondeur de boîtier personnalisable (0,5 à 2,0 mm).

• Trempe et revenu : chauffer jusqu'à 830-840 ℃, trempe à l'huile (distorsion minimale) + revenu 150-200 ℃ → Soulage les contraintes résiduelles tout en préservant la dureté de la surface, prolongeant la durée de vie des composants de 30 à 50 %.

• Processus d'engrenage optimal : carburation (920-950 ℃, 4-8h) → Trempe à l'huile → Trempe 180-200 ℃ (2h) → Équilibre la résistance à l'usure et la ténacité aux chocs pour les dents d'engrenage.

Spécifications d’approvisionnement et finitions

Hunan Qilu Steel propose une gamme complète de produits 20MnCr5 1.7147 et ASTM 5120, avec plus de 10 000 tonnes de stock mensuel et des tailles/finitions personnalisables pour s'adapter à divers flux de production. Un contrôle strict des tolérances garantit la précision du traitement grossier et fin.

Tailles 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
Bloc forgé à chaud	T : 80-800 mm ; L : 100-2500 mm	2000-5800 mm

Diamètres de barres laminées à chaud en stock (tailles courantes)

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

Finitions de surface et précision

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.

Applications industrielles

Les performances uniques du 20MnCr5 1.7147 et de l'ASTM 5120 les rendent indispensables dans les scénarios industriels à fortes contraintes et à forte usure. Différentes qualités sont sélectionnées en fonction de la taille des composants, de la charge et des exigences de sécurité :

1. Systèmes de transmission automobile

• Engrenages de transmission : résiste à l'usure des dents après plus de 100 000 km de conduite avec une dureté de surface de 58 à 62 HRC et une valeur d'impact ≥ 20 J.

• Arbres d'entraînement : les demi-arbres/arbres d'hélice exploitent une résistance à la traction ≥800MPa (d≤40mm) pour résister aux forces de torsion.

• Composants d'embrayage : les plateaux de pression/volants utilisent un allongement ≥ 8 % pour gérer un engagement répété sans se déformer.

2. Machines industrielles lourdes

• Pignons et poulies : la dureté 170-217HBW (+ grade TH) résiste à l'usure abrasive des chaînes/courroies, réduisant ainsi les temps d'arrêt pour maintenance.

• Fixations à haute résistance : les boulons/écrous pour turbines/compresseurs utilisent une limite d'élasticité ≥540MPa (d=63mm) pour rester en sécurité sous les vibrations.

• Engrenages/manchons à vis sans fin : remplace l'acier 20CrNi pour réaliser des économies tout en répondant aux exigences de friction de glissement à charge moyenne.

3. Matériel de chantier

• Engrenages d'excavatrice : les engrenages d'orientation/déplacement avec une valeur d'impact ≥ 23J (d=63 mm) résistent aux collisions entre roches et débris ; une excellente trempabilité garantit des performances uniformes dans les sections épaisses.

• Arbres hydrauliques du chargeur : gère les changements soudains de charge de plus de 10 tonnes sans se plier ni se fissurer, s'adaptant ainsi aux environnements de construction poussiéreux et difficiles.

4. Systèmes auxiliaires aérospatiaux

• Pièces de transmission APU : la stabilité à haute température (jusqu'à 200 ℃ trempé) garantit un fonctionnement fiable dans les compartiments moteur.

• Liaisons du train d'atterrissage : la finition au sol (+0/+0,05 mm de tolérance) offre précision et résistance pour des opérations d'atterrissage en douceur (pas pour les structures de vol principales).

Comparaison des notes et guide de sélection

1. DIN 20MnCr5 1.7147 contre ASTM 5120

Aspect	DIN20MnCr5 1.7147	ASTM5120
Trempabilité	Élevé (1,10-1,40 % Mn) → Pénétration profonde de la dureté	Modéré (0,70-0,90 % Mn) → Refroidissement rapide pour les petites pièces
Contrôle des impuretés	Stricte (P≤0,025 %, S≤0,035 %)	Norme (P≤0,035 %, S≤0,040 %)
Composants idéaux	Pièces épaisses (d>40 mm), pièces critiques pour la sécurité (freins, arbres lourds)	Petites pièces (d≤16mm), composants non critiques (supports, petits engrenages)
Coût et valeur	Coût légèrement plus élevé, fiabilité supérieure	Performances rentables et équilibrées pour un usage général

2. 20MnCr5 1,7147 contre 20CrMnTi

20CrMnTi est un acier carburé largement utilisé ; la comparaison ci-dessous aide à une sélection ciblée :

Aspect	20MnCr5 1,7147	20CrMnTi
Élément en alliage	À base de Mn-Cr, pas de Ti	À base de Mn-Cr-Ti, le Ti affine les grains
Trempabilité	Plus haut, meilleur pour les sections épaisses	Modéré, adapté aux pièces moyennes/petites
Usinabilité	Excellent (faible impureté)	Bien, mais Ti augmente la résistance à la coupe
Résistance à l'usure	Supérieur (carbures de Cr denses)	Bon (carbures de Ti pour le raffinement des grains)
Coût	Modéré	Légèrement plus bas
Application	Pièces de transmission robustes, grands arbres	Petits engrenages automobiles, fixations de précision

3. 20MnCr5 1,7147 contre 20Cr

Le 20MnCr5 1.7147 surpasse le 20Cr dans tous les aspects essentiels, ce qui en fait le choix de mise à niveau pour les applications à forte demande :

• Trempabilité :  20MnCr5 a une pénétration de dureté 2 à 3 fois plus profonde que le 20Cr, éliminant ainsi la douceur du noyau dans les pièces épaisses.

• Propriétés mécaniques : résistance à la traction 30 % plus élevée et valeur d'impact 50 % plus élevée après traitement thermique.

• Résistance à l'usure : dureté de surface carburée 58-62HRC (20Cr : 50-55HRC), avec une durée de vie plus longue.

• Application : 20Cr pour les pièces à faible charge ; 20MnCr5 pour les composants soumis à de fortes contraintes et à une forte usure.

FAQ

Q1 : Comment choisir entre 20MnCr5 1.7147 et ASTM 5120 pour mon projet ?

A1 : Sélectionnez 20MnCr5 1.7147 pour les composants d'un diamètre > 40 mm, les pièces critiques pour la sécurité (par exemple, les freins automobiles) ou les conditions de travail difficiles (vibrations/impacts élevés). Choisissez la norme ASTM 5120 pour les petites pièces (d≤16 mm), les composants non critiques ou les projets sensibles aux coûts : ses performances répondent pleinement aux exigences industrielles générales.

Q2 : Le 20MnCr5 1.7147 est-il interchangeable avec le 20CrMn chinois ?

A2 : Oui, 20CrMn (GB/T 3077) est l’équivalent chinois direct, avec une composition chimique et des propriétés mécaniques presque identiques. La légère différence entre les gammes d'éléments n'a aucun impact sur l'application pratique, permettant un remplacement fluide en production.

Q3 : Puis-je souder 20MnCr5 1.7147/ASTM 5120 ? Quelles sont les étapes clés ?

A3 : Les deux aciers ont une soudabilité limitée en raison de leur teneur en Mn/Cr, mais un soudage réussi est possible avec un contrôle strict du processus :

• Préchauffez l'acier à 150-250 ℃ pour réduire la fissuration de la HAZ (zone affectée par la chaleur) (le Cr forme des microstructures dures dans la HAZ).

• Utilisez des électrodes à faible teneur en hydrogène (par exemple, E7018) pour minimiser les fissures induites par l'hydrogène.

• Température post-soudure à 150-200 ℃ pour soulager les contraintes résiduelles et restaurer la ténacité.

Remarque : Ne soudez jamais de pièces carburées : la chaleur ramollirait la couche de surface dure ; souder uniquement dans des états recuits/normalisés.

Q4 : Qu'est-ce qui cause l'échec de la carburation du 20MnCr5 1.7147 et comment l'éviter ?

A4 : Défaillances courantes : profondeur de boîtier inégale, faible dureté de surface, fragilité du noyau. Mesures de prévention :

• Contrôlez la température de carburation (880-980 ℃) et le temps (en fonction de la profondeur du boîtier requise, 0,5-2,0 mm).

• Assurer une température uniforme du four (différence de température ≤ ± 5 ℃) pour éviter une surcarburation/sous-carburation locale.

• Utilisez un agent carburant de haute pureté pour éviter la contamination de la surface par des impuretés.

• Refroidissez lentement après la carburation pour éviter la fragilité du noyau, puis effectuez une trempe/revenu à l'huile.

Q5 : Comment améliorer l'efficacité d'usinage du 20MnCr5 1.7147 ?

A5 : Effectuez d'abord un recuit doux (refroidissement du four à 650-700 ℃) pour réduire la dureté à ≤ 217HB, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de coupe. Pour l'usinage de haute précision (par exemple, taillage d'engrenages), utilisez des finitions pelées/rectifiées pour réduire l'usure de l'outil.

Q6 : Pourquoi choisir 20MnCr5 1.7147/ASTM 5120 plutôt que des alliages de cémentation génériques ?

A6 : Ces nuances surpassent les alliages génériques dans trois aspects fondamentaux :

• Conformité aux normes mondiales : la certification EN 10084/ASTM A29/GB/T 3077 élimine les obstacles aux ventes internationales.

• Performance constante : des tolérances étroites (C ± 0,02 %, résistance à la traction ± 50 MPa) garantissent l'uniformité d'un lot à l'autre, réduisant ainsi les défauts de production.

• Économies totales : bien que le coût initial soit 10 à 15 % plus élevé que celui des aciers génériques, leur durée de vie 2 à 3 fois plus longue et leurs besoins de maintenance réduits réduisent les coûts totaux de possession de 20 à 25 % sur 5 ans.

Renseignez-vous maintenant : toutes les spécifications du produit et les données de performance sont conformes aux normes internationales ; pour des scénarios d’application spéciaux, contactez notre équipe technique pour des solutions personnalisées.