Acier inoxydable Nitronic 60 usiné CNC : Propriétés, procédé et usinabilité

Vous avez sans doute remarqué que l'assemblage de deux métaux engendre des problèmes d'usure, pouvant mener à des défaillances, voire à des catastrophes. Ces problèmes surviennent lorsque l'un des métaux assemblés présente une faible résistance à l'usure et devient, sous l'effet du frottement, sujet au grippage et à l'abrasion. L'acier inoxydable Nitronic 60 constitue la solution à ce problème grâce à son excellente résistance au grippage et à l'abrasion, ainsi qu'à sa résistance à la corrosion. Cet article vous expliquera pourquoi il est le meilleur choix pour l'assemblage de deux métaux. Alors, commençons !

Qu'est-ce que l'acier inoxydable Nitronic 60 ?

D'une manière générale, l'acier inoxydable Nitronic 60 est un acier inoxydable austénitique reconnu pour sa haute résistance et spécialement conçu pour la protection contre l'usure, le grippage et la corrosion.

Explication de l'acier inoxydable Nitronic 60

L'acier inoxydable Nitronic 60 (UNS S21800/alliage 218) est un acier contenant environ 4 % de silicium et 8 % de manganèse. Ces deux éléments, qui confèrent à cet acier inoxydable ses propriétés exceptionnelles, lui assurent une résistance remarquable à l'usure et au grippage. Cet acier conserve ses propriétés mécaniques exceptionnelles même à haute température. Il est couramment utilisé pour la fabrication de vannes, de fixations, de plaques anti-usure, d'arbres, etc.

Pourquoi l'appelle-t-on « Nitronic 60 » ?

Il est appelé Nitronic 60 car il fait partie des aciers inoxydables austénitiques renforcés à l'azote. Le chiffre 60 dans son nom correspond simplement à son numéro de nuance, tout comme pour le Nitronic 50. L'appellation « Nitronic » est une création d'Armco.

Quelle est la différence entre le Nitronic et l'acier inoxydable ?

Le terme Nitronic désigne cette nuance d'acier inoxydable renforcée par l'introduction d'azote en surface et faisant partie de la série des aciers inoxydables austénitiques.

L'acier inoxydable est un type d'acier simple, mais il contient (17-19%) Cr et (8-10%) Ni, ce qui le rend résistant à la corrosion et solide.

Qu'est-ce que l'acier inoxydable austénitique ?

Le Nitronic 60 est un type d'acier inoxydable austénitique. Sa microstructure austénitique lui confère les propriétés suivantes :

• Excellente résistance à la corrosion
• État recuit non magnétique
• Grande robustesse à toutes les températures
• Bonne soudabilité
• Très ductile et formable

Composition chimique et propriétés de base pour l'usinage

La composition chimique de l'acier inoxydable Nitronic 60 explique ses excellentes propriétés de résistance au frottement et au grippage. Découvrons quels sont les éléments qui le composent et leur rôle.

Composition chimique du Nitronic 60

Les principaux éléments d'alliage sont le silicium (Si), le manganèse (Mn), le chrome (Cr) et le nickel (Ni). Ces éléments confèrent à cet acier des propriétés supérieures à celles des aciers inoxydables 304, 316, etc.

Propriétés mécaniques et physiques

Voici quelques propriétés mécaniques et physiques importantes :

Force et dureté

Si vous avez de l'acier inoxydable Nitronic 60 à l'état recuit, alors sa résistance et sa dureté sont :

• Rendement: 345 MPa
• Résistance à la traction ultra-résistante : 655 – 690 MPa
• Dureté : 241 HB

Ces valeurs sont basées sur la température ambiante.

Conductivité thermique

L'acier inoxydable Nitronic 60 présente une conductivité thermique inférieure (environ 15.7 W/mK) à celle de l'acier inoxydable 316 (environ 17.8 W/mK). Cela signifie qu'il conduit moins efficacement la chaleur.

Caractéristiques communes du service

L'une des caractéristiques les plus importantes de l'acier inoxydable Nitronic 60 en service est sa résistance à la corrosion.

Propriétés de corrosion

Les propriétés anticorrosion désignent la capacité d'un matériau à résister à l'oxydation. En service, la corrosion peut provenir de nombreuses sources, telles que les acides, les sels, etc. L'acier inoxydable Nitronic 60 offre une excellente protection contre la corrosion, ce qui lui confère une grande durabilité même dans des conditions difficiles.

Résistance à la corrosion

L'acier inoxydable Nitronic 60 est résistant à la corrosion grâce à sa teneur en chrome de 17 à 19 %. Il réagit avec l'oxygène et forme une très fine couche passive d'oxyde de chrome (Cr).₂O₃Elle agit comme une barrière entre l'environnement et la surface sous-jacente.

Usinabilité CNC : Pourquoi le Nitronic 60 est-il difficile à usiner ?

Usinabilité CNC La facilité d'usinage d'un matériau est un critère important. Un matériau facile à usiner est considéré comme usinable et présente une usinabilité élevée. Comparé à d'autres nuances d'acier inoxydable, comme le 304 ou le 316, l'acier inoxydable Nitronic 60 est difficile à usiner.

Facteurs communs affectant l'usinage CNC

De nombreux facteurs influencent l'usinage CNC. Certains de ces facteurs sont abordés ci-dessous :

Comportement de durcissement au travail

Comme indiqué en introduction, l'acier inoxydable Nitronic 60 est un acier inoxydable austénitique, c'est-à-dire qu'il possède une structure cristalline cubique à faces centrées (CFC). Cette structure cristalline permet le glissement et l'enchevêtrement des plans cristallins. Cet enchevêtrement se produit sous l'effet de la pression. Ainsi, lors de l'usinage, lorsque la pression est appliquée, les dislocations s'enchevêtrent, rendant l'usinage plus difficile.

Propriétés robustes et ductiles

Sous certaines contraintes, ce matériau se comporte comme un matériau ductile et tenace grâce à sa structure cristalline cubique à faces centrées (CFC). Cette structure permet aux dislocations de glisser les unes sur les autres. À un certain moment, ces dislocations s'accumulent et le matériau devient dur.

Défis courants en usinage

Vous pouvez être confronté aux défis d'usinage suivants :

1. Durcissement au travail
2. Des forces de coupe extrêmement élevées seront nécessaires
3. Formation de copeaux collants
4. Faible conductivité thermique
5. Usure rapide des outils

Paramètres d'outillage et de coupe pour Nitronic 60

On peut dire que cette section de l'article est un guide pour l'usinage de l'acier inoxydable Nitronic 60, car elle aborde les paramètres d'outillage et de coupe.

Matériaux et revêtements pour outils de coupe

Pour général Usinage CNCIl est préférable d'utiliser des outils en carbure, car ils sont très résistants et supportent bien la chaleur. Pour certaines opérations CNC spécifiques, comme le perçage ou le taraudage, privilégiez les outils de coupe en acier rapide au cobalt (HSS-Co) pour leur robustesse. Pour un usinage plus efficace, ces outils doivent être revêtus de TiAlN, TiCN ou AlTiN.

Vitesses de démarrage et avances

La vitesse de coupe et l'avance dépendent de l'opération CNC effectuée. En général, la vitesse de coupe et l'avance sont indiquées ci-dessous :

• Pour tourner:

Vitesse de coupe : 12-30 m/min

Avance : 0.05-0.40 mm/tr

• Pour le fraisage:

Cvitesse de sortie: 20-30 m/min

Avance : 0.05 à 0.15 mm/dent

• Pour le forage:

Vitesse de coupe : 8-15 m/min

Vitesse d'avance : 0.08-0.25 mm/tour

Utilisation du liquide de refroidissement

Comme vous le savez, l'acier inoxydable Nitronic 60 possède une faible conductivité thermique, ce qui signifie qu'il ne conduit pas efficacement la chaleur. Il en résulte un échauffement des outils et de la pièce, entraînant une usure accrue des outils. Pour pallier ce problème, il est nécessaire d'utiliser un liquide de refroidissement lors de l'usinage CNC ; le Castrol Hysol est un liquide de refroidissement couramment utilisé.

Guide d'utilisation de la commande numérique Nitronic 60 par processus

Cette section explique comment les opérations CNC sont réalisées sur l'acier inoxydable Nitronic 60.

Passage de Nitronic 60

L'acier inoxydable Nitronic 60 est dur et abrasif, produit des copeaux collants et nécessite une vitesse d'avance élevée et une vitesse de coupe modérée.

Pour réaliser l'opération de tournage sur de l'acier inoxydable Nitronic 60, voici les étapes clés :

1. Utilisez un ensemble d'outils rigides
2. Utilisez des outils de coupe robustes avec revêtement AlTiN.
3. Appliquer du liquide de refroidissement par inondation
4. Commencez par des coupes épaisses et continues
5. Essayez de maintenir une alimentation régulière
6. Puces transparentes
7. L'outil d'inspection a-t-il un bord ?

Forage Nitronic 60

1. Utiliser des forets au cobalt
2. Appliquer du liquide de refroidissement par inondation
3. Commencez par une vitesse de coupe plus lente.
4. Si la profondeur du trou à percer est supérieure à 2 ou 3 fois son diamètre, utilisez un perçage par points.
5. Maintenir une pression constante
6. Rétractez souvent

Lors du perçage, l'enlèvement rapide de matière génère de la chaleur, c'est pourquoi le liquide de refroidissement et l'évacuation des copeaux sont essentiels.

Alésage Nitronic 60

Vous pouvez utiliser le procédé d'alésage si vous devez agrandir des trous existants ou obtenir des parois plus lisses et sans bavures.

1. Utilisez des alésoirs en acier rapide
2. Appliquer du liquide de refroidissement par inondation
3. Utilisez une vitesse de broche lente mais constante.
4. Alignez soigneusement l'alésoir pour obtenir une valeur Ra ​​constante.
5. Essayez de ne pas forcer l'alésoir.

Fraisage latéral et en rainure

Le fraisage latéral est utilisé pour les surfaces, les épaulements ou les contours. Il est recommandé d'utiliser un montage rigide et des vitesses de coupe et d'avance modérées.

Le fraisage de rainures sert à réaliser des rainures dans la pièce. Utilisez le fraisage en avalant pour ce faire. Effectuez plusieurs passes pour obtenir des rainures profondes.

Filetage et taraudage

Filetage : pour réaliser un filetage sur la face extérieure d’une pièce, comme à l’extérieur d’un boulon.

Utilisez un montage rigide et effectuez des passes de finition légères pour obtenir un excellent profil de filetage.

Taraudage : réaliser un filetage à l’intérieur de trous, comme pour les boulons.

Utilisez une faible vitesse de broche (10-40 tr/min). Pour les trous profonds, taraudez par à-coups. Ne forcez pas sur les outils de taraudage pour éviter de les casser.

Solutions de processus d'usinage personnalisées et intégrées

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Nitronic 60 vs 304 vs 316 pour les pièces usinées

Cette section fournit des informations complètes permettant de différencier l'acier inoxydable Nitronic 60, l'acier inoxydable 304 et l'acier inoxydable 316.

Similitudes et différences

• Similitudes

• Différences

Composition chimique du Nitronic 60 (en % massique) comparée à celle des aciers 304 et 316

Le tableau suivant présente la composition chimique de ces trois nuances d'acier inoxydable :

Lequel est le plus facile à usiner ?

Voyons voir dans cette section laquelle est la plus facile à usiner et les applications de ces nuances :

Usinage de l'acier inoxydable 316

L'acier inoxydable 316 se situe entre l'acier inoxydable 304 et l'acier inoxydable Nitronic 60. Ses applications comprennent :

• Équipements marins, comme les accessoires de bateau
• équipements de traitement chimique et pharmaceutique
• Implants et instruments médicaux

Usinage de l'acier inoxydable 304

Il est le plus facile à usiner grâce à sa faible teneur en carbone et en nickel. Il est utilisé dans :

• Équipements de cuisine, comme les éviers
• Machines de transformation des aliments
• Panneaux architecturaux

Matériaux équivalents à Nitronic 60

Voici quelques matériaux équivalents au Nitronic 60, qui peuvent être utilisés si le Nitronic 60 n'est pas disponible.

1. AMS 5844
2. DIN X 12CrMnNiN17-7
3. JIS SUS318
4. Aluminium 60

Ces nuances ne sont pas exactement les mêmes que l'acier inoxydable Nitronic 60, mais peuvent être utilisées comme alternative.

Quelle est la différence entre le Nitronic et l'Inconel ?

L'Inconel est un alliage de nickel à haute résistance utilisé dans des applications exigeant une forte résistance. Comparons l'Inconel au Nitronic.

Principales différences entre Nitronic et Inconel

Voici les principales différences à retenir lors du choix d'un métal parmi ceux-ci :

Lequel est le plus difficile à usiner ?

L'Inconel est extrêmement difficile à usiner, encore plus que l'acier inoxydable Nitronic 60. Cela s'explique par son écrouissage rapide et sa forte propension à générer de la chaleur.

Pour usiner ce métal, vous aurez besoin d'un montage très rigide, de vitesses lentes, d'outils en carbure affûtés et d'un liquide de refroidissement à haute pression.

Applications et exemples de pièces Nitronic 60

L'acier inoxydable Nitronic 60 est utilisé dans de nombreuses applications concrètes. En voici quelques exemples :

Composants d'usure marins et offshore

Dans les composants d'usure marins et offshore, l'acier inoxydable Nitronic 60 est utilisé dans les composants suivants :

• Arbres de pompe et roues
• Tiges et sièges de soupapes
• Bagues, rouleaux et plaques d'usure
• Fixations et vis dans les ensembles exposés à l'eau du siège

Nous utilisons l'acier inoxydable Nitronic 60 car il offre une excellente résistance à la corrosion, une résistance élevée à l'usure et aux engrenages, une grande robustesse et une bonne ductilité.

Production d'énergie, garniture haute température

• Tiges et sièges de soupapes
• bouchons et disques de vannes de régulation
• Broches, bagues et manchons d'usure

Ces pièces sont fabriquées en acier inoxydable Nitronic 60 en raison de sa bonne résistance à l'usure et au grippage, de sa grande ténacité et de la stabilité de ses dimensions à des températures élevées.

Pièces pour turbines énergétiques et actionneurs

Dans le domaine des turbines énergétiques et des pièces d'actionnement, l'acier inoxydable Nitronic 60 est utilisé pour :

• Tiges et sièges de soupapes de turbine
• Axes et broches d'actionneurs
• Douilles et manchons dans les actionneurs rotatifs

Les raisons d'utiliser l'acier inoxydable Nitronic 60 pour ces pièces sont un faible coefficient de frottement, une haute résistance au fretting et au grippage, et une bonne stabilité thermique sous charges cycliques.

Comment obtenir un devis pour l'usinage CNC Nitronic 60 ?

Dans cette section, vous allez apprendre comment obtenir un devis pour l'usinage CNC Nitronic 60.

Conseils de conception pour la fabrication (DFM)

Pour obtenir un devis, il vous faudra peut-être apporter quelques modifications à la conception actuelle du composant. Voici quelques conseils :

• Utilisez des rayons généreux
• Préférez les trous traversants aux trous borgnes.
• Évitez les détails très petits
• Minimiser les poches profondes
• Évitez les tolérances trop serrées et inutiles
• Séquencer les opérations de manière logique

Principales considérations

Lors de la conception d'une pièce en acier inoxydable Nitronic 60, tenez compte des points suivants :

1. Propriétés matérielles
2. Usinage
3. Fixation et rigidité
4. Coût et délai de livraison
5. Exigences en matière de finition de surface et de tolérance

Comment envoyer un devis à TUOFA CNC Machining ?

Vous pouvez envoyer un devis à TUOFA CNC machining en suivant ces étapes :

• Préparez les détails de votre demande de prix
• Envoyez-nous votre demande de devis par courriel à info@tuofa-cncmachining.com
• Veuillez joindre votre dessin (2D et 3D aux formats STEP/STL/IGS) et les spécifications.
• TUOFA CNC Machining vous attribuera un commercial professionnel et vous fournira un devis.

Conclusion

L'acier inoxydable Nitronic 60, appartenant à la famille des aciers inoxydables austénitiques, est renforcé à l'azote. Cet acier est reconnu pour son exceptionnelle résistance à l'usure et au grippage. Sa difficulté d'usinage requiert l'utilisation d'outils en carbure, de vitesses de coupe lentes et d'avances élevées. Il est utilisé dans de nombreuses applications critiques, notamment dans les équipements marins, la production d'énergie et les turbines.

Foire aux questions

Le Nitronic 60 est-il magnétique ?

Non, il n'est pas magnétique en raison de sa microstructure austénitique. Cette microstructure ne permet pas aux spins des électrons de s'aligner dans la même direction.

Quel est l'équivalent ou le nom alternatif du Nitronic 60 ?

L'alliage 60 est équivalent à l'acier inoxydable Nitronic 60 en raison de leur composition chimique et de leurs propriétés identiques.

Le Nitronic 60 rouille-t-il ou s'écrouit-il lors de l'usinage ?

Étant donné qu'il s'agit d'acier inoxydable, il ne rouille pas et ne se corrode pas. Du fait de sa structure cristalline cubique à faces centrées (CFC), l'écrouissage est un phénomène courant lors des opérations d'usinage. Ainsi, oui, le Nitronic 60 s'écrouit lors de l'usinage.

Le Nitronic 60 est-il difficile à usiner comparé au 304/316 ?

La surface du Nitronic 60 est très dure comparée à celle de l'acier inoxydable 304/316. Sa dureté élevée et sa faible conductivité thermique expliquent principalement sa plus grande difficulté d'usinage par rapport aux aciers inoxydables 304 et 316.

Quels sont les 5 métaux les plus résistants ?

1. Tungstène (W)
2. Chrome (Cr)
3. Titane (Ti)
4. Acier maraging
5. Inconel (superalliages à base de Ni)