Le système de classification de l'acier AISI/SAE utilise ingénieusement un code à quatre chiffres pour distinguer les types d'acier en fonction de leur composition chimique. Suivez notre guide complet et maîtrisez le langage de l'acier, en vous assurant de sélectionner le matériau idéal pour chaque projet en toute confiance et expertise.
Le système de nuances d'acier AISI/SAE expliqué
Dans les années 1930 et 1940, le Institut américain du fer et de l'acier (AISI) et le Société des ingénieurs automobiles (SAE) ont normalisé conjointement un système de classification des aciers et autres alliages à base de fer. Cet effort a abouti aux nuances d'acier AISI/SAE, un système unifié utilisé depuis des décennies.
Ce système utilise un code numérique à quatre chiffres pour différencier les aciers alliés et au carbone en fonction de leur composition chimique. Les deux premiers chiffres représentent les principaux éléments d'alliage, tandis que les deux derniers reflètent la teneur en carbone.
Un diagramme illustre en outre la composition du système de désignation de l'acier AISI/SAE.
Dans l'industrie, les références à la fois à SAE et à AISI sont courantes, souvent utilisées de manière interchangeable sans distinction précise. Par exemple, l'acier peut être appelé « 4140 », « AISI 4140 » ou « SAE 4140 » et dans de nombreuses applications non critiques, ces désignations sont considérées comme équivalentes.
Toutefois, à des fins générales, le code numérique est plus couramment utilisé. Dans les conceptions ou dessins spécifiques, l'acier est identifié par une norme précise, telle que « 4 140 bars selon ASTM-A108 » ou « 4 140 bars selon AMS 6349 ».
Il convient de noter que l'AISI n'écrit pas de normes en soi, mais spécifie uniquement la gamme de compositions chimiques des différentes qualités d'acier et doit généralement être utilisée conjointement avec une norme. (par exemple ASTM, ASME ou SAE, etc.)
La classification indicielle à quatre chiffres des aciers
Le système AISI/SAE utilise un numéro à 4 chiffres pour identifier la composition chimique des aciers alliés et au carbone. Le premier chiffre indique les principaux éléments d'alliage, le deuxième chiffre les éléments de qualité supérieure et les deux derniers chiffres indiquent la teneur en carbone en centièmes de pour cent. Par exemple, l'acier AISI/SAE 1020 est un acier au carbone ordinaire contenant 0,20 wt% C.
Premier chiffre
Le premier chiffre de la désignation de l'acier AISI/SAE représente une large catégorie d'acier. Par exemple, la série 1xxx du système SAE-AISI désigne les aciers au carbone, subdivisés en quatre classes en fonction de leurs propriétés. La série 10xx comprend des aciers au carbone avec jusqu'à 1,00% Mn, la série 11xx comprend les aciers au carbone resulfurés, la série 12xx comprend les aciers au carbone resulfurés et rephosphorés, et la série 15xx représente les aciers au carbone non resulfurés à haute teneur en manganèse.
Le premier chiffre reflète la principale classe d’acier fournie comme suit :
| Désignation SAE | Taper |
| 1xxx | Aciers au carbone |
| 2xxx | Aciers au nickel |
| 3xxx | Aciers nickel-chrome |
| 4xxx | Aciers au molybdène |
| 5xxx | Aciers au chrome |
| 6xxx | Aciers au chrome-vanadium |
| 7xxx | Aciers au tungstène |
| 8xxx | Aciers nickel-chrome-molybdène |
| 9xxx | Aciers silicium-manganèse |
Deuxième chiffre
Le deuxième chiffre indique les principaux éléments affectant les propriétés de l'acier. Dans l’acier 1018, par exemple, le zéro suggère l’absence d’éléments secondaires importants comme le soufre.
Troisième et quatrième chiffres
Les deux derniers chiffres indiquent généralement la teneur en carbone de l'alliage, représentant la teneur moyenne en carbone en centièmes de pour cent, par exemple 0,18% en AISI/SAE 1018 ou environ 0,4% en AISI/SAE 4340.
Préfixe et suffixe
De plus, le système AISI utilise des préfixes de lettres pour désigner le processus de fabrication de l'acier, comme « C » pour l'acier à foyer ouvert, à arc électrique ou pour four à oxygène basique, et « E » pour four à arc électrique acier. Le préfixe « M » est utilisé pour les aciers de qualité marchande utilisés dans les pièces de machines non critiques.
Parfois, une lettre supplémentaire est ajoutée entre les deuxième et troisième chiffres (par exemple, 11L41, 12L14 ou 50B40), où « L » indique du plomb ajouté pour l'usinabilité et « B » signifie du bore pour améliorer la dureté de l'acier.
Des suffixes peuvent également être ajoutés pour spécifier le processus de formage, comme le travail à froid (CDS), le travail à chaud (HR) ou la trempe et revenu (Q&T). Un suffixe « H » indique une concentration sur la trempabilité, avec des exigences de dureté spécifiques décrites dans un test Jominy.
Nuances d'acier au carbone et alliés – Le système de désignation des aciers AISI/SAE
| Type d'acier | Désignation AISI/SAE | Composition en poids |
|---|---|---|
| Acier Carbone | 10xx | Carbone ordinaire (Mn 1.00% max) |
| 11xx | Resulfuré | |
| 12xx | Resulfuré et rephosphoré | |
| 15xx | Carbone ordinaire (Mn 1,00-1,65%) | |
| Acier au manganèse | 13xx | Mn1.75% |
| Acier nickelé | 20xx | Ni0,50% |
| 21xx | Ni1.50% | |
| 23xx | Ni3.50% | |
| 25xx | Ni 5.00% | |
| Acier nickel-chrome | 31xx | Ni 1,25%, Cr 0,65% ou 0,80% |
| 32xx | Ni 1,25%, Cr 1,07% | |
| 33xx | Ni 3.50%, Cr 1.50% ou 1.57% | |
| 34xx | Ni 3,00%, Cr 0,77% | |
| Acier au molybdène | 40xx | Mo 0,20%, 0,25% ou Mo 0,25% et S 0,042% |
| 44xx | Mo 0,40% ou 0,52% | |
| Acier au chrome-molybdène | 41xx | Cr 0,50%, 0,80% ou 0,95% ; Mo 0,12%, 0,20%, 0,25% ou 0,30% |
| Acier Nickel-Chrome-Molybdène | 43xx | Ni 1,82%, Cr 0,50% à 0,80%, Mo 0,25% |
| 43BVxx | Ni 1,82%, Cr 0,50%, Mo 0,12% ou 0,35%, V 0,03% min | |
| 47xx | Ni 1,05%, Cr 0,45%, Mo 0,20% ou 0,35% | |
| 81xx | Ni 0,30%, Cr 0,40%, Mo 0,12% | |
| 81Bxx | Ni 0,30%, Cr 0,45%, Mo 0,12% | |
| 86xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,20% | |
| 87xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,25% | |
| 88xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,35% | |
| 93xx | Ni 3,25%, Cr 1,20%, Mo 0,12% | |
| 94xx | Ni 0,45%, Cr 0,40%, Mo 0,12% | |
| 97xx | Ni 0,55%, Cr 0,20%, Mo 0,20% | |
| 98xx | Ni 1,00%, Cr 0,80%, Mo 0,25% | |
| Acier au nickel-molybdène | 46xx | Ni 0,85% ou 1,82%, Mo 0,20% ou 0,25% |
| 48xx | Ni 3,50%, Mo 0,25% | |
| Acier chromé | 50xx | Cr 0,27% ou 0,40% ou 0,50% ou 0,65% |
| 50xxx | Cr 0,50%, C 1,00% min. | |
| 50Bxx | Cr 0,28% ou 0,50% | |
| 51xx | Cr 0,80% ou 0,87% ou 0,92% ou 1,00% ou 1,05% | |
| 51xxx | Cr 1,02%, C 1,00% min. | |
| 51Bxx | Cr0,80% ; et du bore ajouté | |
| 52xxx | Cr 1,45%, C 1,00% min. | |
| Acier au chrome-vanadium | 61xx | Cr0,60%, 0,80%, 0,95% ; V 0,10% ou 0,15% min |
| Acier tungstène-chrome | 72xx | W 1,75%, Cr0,75% |
| Acier Silicium-Manganèse | 92xx | Si 1.40%, ou 2.00% ; Mn 0,65%, 0,82% ou 0,85% ; Cr 0,00% ou 0,65% |
| Acier faiblement allié à haute résistance | 9xx | Diverses qualités SAE |
| xxBxx | « B » désigne les aciers au bore | |
| xxLxx | « L » désigne les aciers au plomb |
Les aciers inoxydables font également partie de la gamme de spécifications des aciers AISI, identifiés par des numéros à trois chiffres, chacun ayant des caractéristiques uniques. Voici les aspects clés de ce système :
- Série 200 : aciers inoxydables austénitiques contenant du chrome, du nickel et du manganèse. Ils sont connus pour leur bonne résistance à la corrosion et leur bonne formabilité. Les exemples incluent AISI 201 et 202.
- Série 300 : Également austénitiques, ces aciers contiennent du chrome et du nickel, offrant une excellente résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques. Les types courants sont l'AISI 304 (chrome 18%, nickel 8%) et l'AISI 316, qui ajoute du molybdène pour une résistance à la corrosion encore meilleure.
- Série 400 : Ce sont des aciers inoxydables ferritiques et martensitiques, contenant principalement du chrome. Ils ont des propriétés magnétiques et sont généralement moins résistants à la corrosion que la série 300. Des exemples sont AISI 410 (martensitique) et AISI 430 (ferritique).
- Série 500 : alliages de chrome résistant à la chaleur, peu utilisés dans les applications standard.
- Série 600 : Développés à l'origine pour des alliages exclusifs (qui ne sont plus normalisés par l'AISI), ce sont des aciers inoxydables à durcissement par précipitation martensitique.
- Nuances de durcissement par précipitation (PH) : ce sont des aciers inoxydables au chrome-nickel qui contiennent des éléments d'alliage tels que le cuivre, l'aluminium ou le titane, qui leur permettent d'être durcis par une mise en solution et un traitement thermique de vieillissement. Ils sont désignés comme 17-4PH, 15-5PH, etc.
- Série Duplex : Ne fait pas partie du système AISI d'origine, mais est importante dans les classifications modernes de l'acier inoxydable. Les aciers inoxydables duplex ont une microstructure mixte d'austénite et de ferrite, offrant un équilibre entre résistance et résistance à la corrosion.
La lettre dans ce système de désignation désigne :
- « L » : Indique une teneur en carbone plus faible, ce qui améliore la soudabilité de l'acier et réduit sa susceptibilité à la corrosion. Par exemple, le 316L a une teneur en carbone inférieure à celle du 316.
- « H » : Désigne une teneur élevée en carbone, améliorant la résistance de l'acier à haute température. Par exemple, 304H.
- « F » : Indique que l'acier est en usinage libre, ce qui signifie qu'il a été conçu pour produire de petits copeaux lors de l'usinage, ce qui facilite son travail.
- « PH » : signifie Precipitation Hardening, indiquant un acier qui peut être durci par un agent spécial. processus de traitement thermique. Des grades comme 17-4PH entrent dans cette catégorie.
Il est important de noter que l'AISI elle-même n'écrit pas de normes ; il classe et décrit uniquement les différentes qualités d'acier. Les normes actuelles pour l'acier inoxydable sont souvent établies par des organisations telles que l'American Society for Testing and Materials (ASTM) ou l'American National Standards Institute (ANSI). Par conséquent, même si l'AISI fournit le système de classification pour différentes qualités d'acier, y compris l'acier inoxydable, les normes et spécifications détaillées pour ces matériaux sont généralement publiées sous les désignations ASTM ou ANSI.
| Taper | Désignation | Composition en poids (%) | |||||||||
| SAE | UNS | Cr | Ni | C | Mn | Si | P | S | N | Autre | |
| Austénitique | 201 | S20100 | 16-18 ans | 3,5 à 5,5 | 0.15 | 5,5 à 7,5 | 0.75 | 0.06 | 0.03 | 0.25 | - |
| 202 | S20200 | 17-19 | 4 à 6 | 0.15 | 7,5 à 10,0 | 0.75 | 0.06 | 0.03 | 0.25 | - | |
| 205 | S20500 | 16,5-18 | 1-1,75 | 0,12 à 0,25 | 14-15,5 | 0.75 | 0.06 | 0.03 | 0,32-0,40 | - | |
| 254 | S31254 | 20 | 18 | 0,02 maximum. | - | - | - | - | 0.20 | 6 Mo ; 0,75 Cu ; "Super austénitique" ; Toutes les valeurs nominales | |
| 301 | S30100 | 16-18 ans | 6-8 | 0.15 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 302 | S30200 | 17-19 | 8 à 10 | 0.15 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0.1 | - | |
| 302B | S30215 | 17-19 | 8 à 10 | 0.15 | 2 | 2,0-3,0 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 303 | S30300 | 17-19 | 8 à 10 | 0.15 | 2 | 1 | 0.2 | 0,15 minutes. | - | Mo 0,60 (facultatif) | |
| 303Se | S30323 | 17-19 | 8 à 10 | 0.15 | 2 | 1 | 0.2 | 0.06 | - | 0,15 Sémin. | |
| 304 | S30400 | 18-20 | 8h-10h50 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0.1 | - | |
| 304L | S30403 | 18-20 | 8-12 | 0.03 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0.1 | - | |
| 304Cu | S30430 | 17-19 | 8 à 10 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | - | 3 à 4 Cu | |
| 304N | S30451 | 18-20 | 8h-10h50 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0,10-0,16 | - | |
| 305 | S30500 | 17-19 | 10h50-13h | 0.12 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 308 | S30800 | 19-21 | 10-12 | 0.08 | 2 | 1 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 309 | S30900 | 22-24 | 12-15 | 0.2 | 2 | 1 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 309S | S30908 | 22-24 | 12-15 | 0.08 | 2 | 1 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 310 | S31000 | 24-26 | 19-22 | 0.25 | 2 | 1.5 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 310S | S31008 | 24-26 | 19-22 | 0.08 | 2 | 1.5 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 314 | S31400 | 23-26 | 19-22 | 0.25 | 2 | 1,5 à 3,0 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| 316 | S31600 | 16-18 ans | 10-14 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0.10 | 2,0 à 3,0 Mo | |
| 316L | S31603 | 16-18 ans | 10-14 | 0.03 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0.10 | 2,0 à 3,0 Mo | |
| 316F | S31620 | 16-18 ans | 10-14 | 0.08 | 2 | 1 | 0.2 | 0,10 minutes. | - | 1,75 à 2,50 Mo | |
| 316N | S31651 | 16-18 ans | 10-14 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0,10-0,16 | 2,0 à 3,0 Mo | |
| 317 | S31700 | 18-20 | 11-15 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0,10 maximum. | 3,0 à 4,0 Mo | |
| 317L | S31703 | 18-20 | 11-15 | 0.03 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0,10 maximum. | 3,0 à 4,0 Mo | |
| 321 | S32100 | 17-19 | 9-12 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.03 | 0,10 maximum. | Ti5(C+N) min., 0,70 max. | |
| 329 | S32900 | 23-28 | 2,5 à 5 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.04 | 0.03 | - | 1 à 2 Mo | |
| 330 | N08330 | 17-20 | 34-37 | 0.08 | 2 | 0,75-1,50 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 347 | S34700 | 17-19 | 9-13 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.030 | - | Nb + Ta, 10 × C min., 1 max. | |
| 348 | S34800 | 17-19 | 9-13 | 0.08 | 2 | 0.75 | 0.045 | 0.030 | - | Nb + Ta, 10 × C min., 1 max., mais 0,10 Ta max. ; 0,20 Ca | |
| 384 | S38400 | 15-17 | 17-19 | 0.08 | 2 | 1 | 0.045 | 0.03 | - | - | |
| Ferritique | 405 | S40500 | 11,5-14,5 | - | 0.08 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,1–0,3 Al, 0,60 max. |
| 409 | S40900 | 10h5-11h75 | 0.05 | 0.08 | 1 | 1 | 0.045 | 0.03 | - | Ti6 × (C + N) [14] | |
| 429 | S42900 | 14-16 ans | 0.75 | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 430 | S43000 | 16-18 ans | 0.75 | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 430F | S43020 | 16-18 ans | - | 0.12 | 1.25 | 1 | 0.06 | 0,15 minutes. | - | 0,60 Mo (facultatif) | |
| 430FSe | S43023 | 16-18 ans | - | 0.12 | 1.25 | 1 | 0.06 | 0.06 | - | 0,15 Sémin. | |
| 434 | S43400 | 16-18 ans | - | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,75 à 1,25 Mo | |
| 436 | S43600 | 16-18 ans | - | 0.12 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,75 à 1,25 Mo ; Nb+Ta 5 × C min., 0,70 max. | |
| 442 | S44200 | 18-23 | - | 0.2 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 446 | S44600 | 23-27 | 0.25 | 0.2 | 1.5 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| martensitique | 403 | S40300 | 11,5-13,0 | 0.60 | 0.15 | 1 | 0.5 | 0.04 | 0.03 | - | - |
| 410 | S41000 | 11,5-13,5 | 0.75 | 0.15 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 414 | S41400 | 11,5-13,5 | 1,25-2,50 | 0.15 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 416 | S41600 | 12-14 | - | 0.15 | 1.25 | 1 | 0.06 | 0,15 minutes. | - | 0,060 Mo (facultatif) | |
| 416Se | S41623 | 12-14 | - | 0.15 | 1.25 | 1 | 0.06 | 0.06 | - | 0,15 Sémin. | |
| 420 | S42000 | 12-14 | - | 0,15 minutes. | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 420F | S42020 | 12-14 | - | 0,15 minutes. | 1.25 | 1 | 0.06 | 0,15 minutes. | - | 0,60 Mo maximum. (facultatif) | |
| 422 | S42200 | 11,0-12,5 | 0,50-1,0 | 0,20-0,25 | 0,5 à 1,0 | 0.5 | 0.025 | 0.025 | - | 0,90 à 1,25 Mo ; 0,20 à 0,30 V ; 0,90 à 1,25 W | |
| 431 | S41623 | 15-17 | 1,25-2,50 | 0.2 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | - | |
| 440A | S44002 | 16-18 ans | - | 0,60-0,75 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,75 Mo | |
| 440B | S44003 | 16-18 ans | - | 0,75-0,95 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,75 Mo | |
| 440C | S44004 | 16-18 ans | - | 0,95-1,20 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,75 Mo | |
| Résistant à la chaleur | 501 | S50100 | 4 à 6 | - | 0,10 minutes. | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,40 à 0,65 Mo |
| 502 | S50200 | 4 à 6 | - | 0.1 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | 0,40 à 0,65 Mo | |
| Durcissement par précipitation martensitique | 630 | S17400 | 15-17 | 3 à 5 | 0.07 | 1 | 1 | 0.04 | 0.03 | - | Cu 3 à 5, Ta 0,15 à 0,45 |
Conclusion
Connaître la composition aide à prédire les propriétés du matériau telles que la résistance, la ductilité, la soudabilité et l'adéquation à certains processus de fabrication. Le système de nuances d'acier SAE, en fournissant un moyen clair et concis de catégoriser et de comprendre les principaux éléments d'alliage et la teneur en carbone de l'acier, permet aux fabricants, ingénieurs et concepteurs de sélectionner plus facilement le type d'acier adapté à leurs besoins spécifiques. que ce soit pour la construction, les applications automobiles, les outils ou les machines.
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