Qu'est-ce que le S235JR ? Guide complet des nuances d'acier les plus utilisées

L'acier est disponible dans plus de 1000 nuances différentes, et presque toutes les nuances sont utilisées sous différentes formes, applications, etc. Vous explorerez la nuance S235JR, l'une de ces 1000 nuances dans cet article, ses applications, la norme qui la spécifie, la composition chimique, etc.

Signification de S235JR dans la norme EN 10025

Les normes européennes ont été introduites au début du XXe siècle pour guider la fabrication et l'utilisation d'aciers alliés ou non alliés spécifiques. La norme EN1900 fait partie de l'harmonisation européenne des normes sur l'acier. Elle définit les exigences relatives aux aciers de construction laminés à chaud, et la nuance S10025JR est la plus utilisée selon cette norme.

À quoi correspond le support « S235JR » ?

Chaque élément de ce nom a une signification particulière. Décomposons le nom de l'acier « S235JR » :

• S signifie acier de construction.
• 235 est la limite d'élasticité minimale de l'acier, soit 235 MPa.
• JR signifie sa résistance aux chocs à température ambiante, soit 20 °C.

JR peut être modifié en J0, J2 ou JR :

• JR, comme déjà mentionné, c'est la température ambiante
• J0 signifie bon à utiliser à 0°C
• J2 signifie bon à utiliser dans des conditions de gel, c'est-à-dire -20°C

Place du S235JR dans la famille des alliages non alliés

Dans la norme européenne EN 10025-2, le S235JR appartient à l'acier non allié et sa place est indiquée dans le tableau suivant :

Vous pouvez voir qu'à mesure que la valeur du chiffre augmente, la limite d'élasticité et la résistance à la traction augmentent.

Pourquoi « JR » est important pour l'impact

Le JR est très important dans le domaine du S235JR, car il est synonyme de résistance aux chocs. Une résistance aux chocs plus élevée signifie une capacité de charge. Comme vous le savez, l'acier est utilisé dans :

• Poutres de construction
• Ponts et structures de soutien
• Châssis de machines et
• et réservoirs de stockage, etc.

Dans ces applications, JR garantit que l'acier non allié résiste avec succès aux charges d'impact.

Composition chimique du S235JR

Comme vous le savez, c'est la composition chimique de tout matériau qui définit ses propriétés mécaniques. Examinons donc la composition chimique du S235JR :

Max C, Mn, Si, Résidus

Si nous comparons la composition du S235JR avec celle de l'ASTM A36 :

La norme EN 10025-2 présente une teneur plus faible en carbone, ce qui améliore sa soudabilité, et une teneur plus faible en impuretés améliore sa ténacité. Une teneur plus élevée en manganèse augmente la résistance de l'acier S235JR. Dans les deux nuances d'acier, les impuretés sont strictement contrôlées afin de préserver la ductilité et de réduire la fragilité.

Effet de S, P, N

• Si le Sis est contrôlé, il réagit avec le Mn et forme des inclusions de MnS, qui réduisent la ténacité et augmentent la fragilité du matériau.
• Réduit la ductilité et la ténacité mais augmente la résistance du matériau.
• Le nickel est ajouté pour augmenter la résistance du matériau, mais il peut provoquer un vieillissement sous contrainte, dans lequel la fragilité continue d'augmenter avec le temps.

Analyse thermique vs analyse en poche

Les deux analyses sont effectuées pour déterminer si la composition chimique répond aux exigences réelles, c'est-à-dire aux exigences standard.

• Analyse de la poche de coulée

Elle est réalisée sous forme fondue de l'acier avant la coulée pour garantir que la composition est conforme à la norme EN 10025-2.

• Analyse thermique

L'analyse thermique est effectuée après la solidification pour vérifier s'il existe des écarts de composition.

Propriétés mécaniques du S235JR sur différentes épaisseurs

Nous vous informons que, dans la norme EN 10025, la limite d'élasticité du S235JR diminue si vous augmentez son épaisseur.

Tableau de limite d'élasticité

Comme vous pouvez le voir dans le tableau suivant :

La raison pour laquelle un acier plus fin présente une limite d'élasticité plus élevée est sa structure à grains fins, qui confère à l'acier sa résistance.

Quelle est la limite d'élasticité du S355JR ?

La limite d'élasticité du S355JR est de 355 MPa si son épaisseur est inférieure ou égale à 16 mm. Au-delà de 100 mm, la limite d'élasticité est réduite à 295 MPa.

Traction et allongement

• La résistance à la traction de cette nuance d'acier est de 360 à 510 MPa.
• En cas d'épaisseur inférieure ou égale à 40 mm, l'allongement est de 26 % et si l'épaisseur dépasse 40 mm, l'allongement diminue à 25 %.

Ainsi, vous pouvez voir que même si la limite d’élasticité diminue avec l’augmentation de l’épaisseur, son allongement reste presque constant.

Impact de Charpy

Dans la norme EN 10025, la résistance aux chocs est déterminée par l'essai de choc Charpy à trois

à différentes températures, comme indiqué dans le tableau suivant. Le S235JR conserve son énergie d'impact de -20 °C à +20 °C. Lors de l'essai Charpy, des éprouvettes à entaille en V sont utilisées pour déterminer l'énergie d'impact du matériau concerné.

Nuances d'acier équivalentes mondiales S235JR

Comme vous le savez, l'acier S235JR est une nuance d'acier conforme à la norme EN 10025. Cette norme est utilisée uniquement en Europe. Cependant, différentes régions disposent de plusieurs normes équivalentes à la norme EN 10025. Découvrons ces normes dans cette section :

ASTM A36 / A283 C

Selon l'American Society for Testing Materials (ASTM), l'A36 est considéré comme équivalent à la S235JR. La norme AWS D1.1 autorise souvent la substitution, car :

• Limite d'élasticité similaire.
• Les deux sont des aciers de construction à usage général.
• La teneur en carbone de l'acier A36 est plus élevée ; il nécessite donc un préchauffage. L'acier S235JR présente une meilleure ténacité que cette nuance.

GB Q235B / Q235D

Il existe deux normes équivalentes en Chine pour la norme EN 10025 :

GB Q235B correspond approximativement à S235JR

La seule différence est la teneur en C ; le Q235B a légèrement plus de C, soit 0.22 %, ce qui nécessite un préchauffage avant le processus de soudage. Le GB Q235D est équivalent au S235J2.

JIS SS400

Au Japon, la norme JIS SS400 est équivalente à la norme EN 10025. Sa résistance à la traction est similaire, mais sa résistance aux chocs est différente. Elle n'est pas adaptée aux basses températures ni aux charges dynamiques.

Conseils pour les commandes inter-spécifications

Vous devez suivre ces conseils lorsque vous souhaitez ou devez remplacer le S235JR :

• Vérifiez principalement la limite d’élasticité et la résistance à la traction.
• Vérifiez la ténacité.
• Compatibilité de soudage.
• Vérifiez la certification.
• Vérifiez les rapports de test du moulin.

Directives de fabrication S235JR - Découpe, formage, soudage

Comme vous le savez, le S235JR est un acier de construction non allié, ce qui lui confère une bonne soudabilité, formabilité et aptitude au découpage. Ces propriétés sont essentielles pour les propriétés structurelles.

Découpe S235JR

Vous trouverez ci-dessous quelques méthodes de découpe pour le S235JR. Vous constaterez que différentes méthodes sont adaptées à différentes épaisseurs.

Formage et pliage S235JR

• Il est conseillé de choisir le laminage à froid, car cette nuance présente une teneur en carbone plus faible. Le laminage à froid augmente sa résistance en affinant les grains.
• Vous pouvez effectuer un formage à chaud si l'épaisseur de la pièce dépasse 50 mm.
• L'épaisseur minimale de pliage est 1 fois supérieure à l'épaisseur du matériau.

Soudage S235JR

Si vous souhaitez des soudures solides et sans fissures, choisissez ces procédés de soudage :

1. SMAW
2. MIG
3. TIG

Si l'épaisseur est supérieure à 30 mm, il est alors judicieux de préchauffer la pièce.

Usinage CNC S235JR pour pièces personnalisées

Le S235JR est un acier doux grâce à sa faible teneur en carbone (0.17 %), ce qui facilite grandement son usinage. Il reste une priorité absolue pour les fabricants qui reçoivent un projet CNC personnalisé.

Opérations d'usinage CNC personnalisées

Dans cette section, nous vous familiariserons avec certaines opérations CNC courantes :

Tournage CNC sur mesure

Vous pouvez réaliser des opérations de tournage CNC sur des pièces cylindriques afin d'obtenir des surfaces lisses. Ce procédé est utile pour la fabrication d'engrenages, d'arbres, de poussoirs et d'axes.

Fraisage CNC personnalisé

Si vous devez personnaliser des pièces 2D ou 3D, vous pouvez facilement opter pour cette opération. Elle assure une bonne évacuation des copeaux. Dans l'industrie, ce procédé est utilisé pour les supports, les plaques et les pièces structurelles.

Tour-fraiseuse CNC sur mesure

Comme son nom l'indique, cette opération combine tournage et fraisage. Si vous devez fabriquer des pièces complexes, optez pour le tournage-fraisage CNC, car les réglages sont réduits. Les raccords et les composants à brides sont fabriqués selon ce procédé.

Usinage personnalisé à 5 axes

Il s'agit de l'opération CNC la plus avancée dans l'industrie manufacturière. Si vous avez besoin de contre-dépouilles ou de cavités profondes avec une grande précision et un réglage unique, choisissez cette opération CNC. Elle est principalement utilisée dans les secteurs de l'aéronautique et de l'automobile.

Indice d'usinabilité

La capacité d'usinage de tout matériau est calculée sur la base des trois éléments suivants :

• Indice d'usinage : Cette nuance présente un usinage libre de 70 %
• Formation de copeaux : le S235JR produit des copeaux continus et gérables
• Finition de surface : cette nuance peut vous fournir une finition de surface Ra 6-3.2 µm si des outils appropriés sont utilisés.

Outillage de découpe et revêtements CNC

Ce tableau donne un aperçu des outils et des revêtements requis utilisés dans l'usinage CNC de précision.

Avances et vitesses suggérées

Vous pouvez utiliser ces vitesses d'avance et ces débits pour obtenir les meilleurs résultats :

Maintenir la tolérance après un soulagement du stress

En général, l'acier doux ne nécessite pas de tolérance de maintien après détente grâce à sa bonne usinabilité. Cependant, par mesure de sécurité, une tolérance de maintien peut atteindre ± 0.05 mm.

Qu'est-ce que le traitement de surface et la protection contre la corrosion

Après usinage, la pièce est inutilisable car le Fe possède une forte électronégativité pour l'oxygène, ce qui entraîne une rouille très rapide. Pour éviter la rouille, appliquez l'un des traitements suivants :

Galvanisation à chaud

Il s'agit de l'un des procédés les plus anciens de protection de la surface des pièces. Cette méthode consiste à immerger une pièce dans du zinc fondu. Une couche de zinc se dépose alors sur la pièce en acier. Cette couche de zinc agit comme une barrière entre la surface de la pièce et l'environnement. Cette couche est également appelée couche sacrificielle en raison de sa plus grande tendance à la corrosion. Ainsi, le matériau situé sous cette couche reste insensible à la corrosion.

Systèmes de sablage et de peinture

Comme vous le savez, lors de l'usinage, la poussière, l'huile, la graisse, etc., salissent la surface. Pour la nettoyer, on procède d'abord à un sablage au jet de billes rapides. Ensuite, on applique une peinture qui agit comme une couche protectrice et prévient l'oxydation et l'humidité.

Pourquoi avons-nous besoin d'une protection contre la corrosion ?

Si vous utilisez une pièce en acier doux dans un environnement ouvert, comme une tour en acier doux, elle se corrodera complètement en quelques mois. Au bout d'un certain temps, le matériau perdra son intégrité et commencera à perdre sa résistance. À terme, il se brisera de manière catastrophique et entraînera de lourdes pertes (dommages corporels et financiers). C'est pourquoi il est essentiel de protéger chaque pièce contre la corrosion.

Applications typiques du matériau S235JR

Discutons de certaines applications typiques du matériau S235JR dans cette section :

Bases de machines

Le matériau S235JR est utilisé dans les bases de nombreuses machines. On le retrouve notamment dans les bases de :

• Bancs de tours et bâtis de machines CNC

La résistance de ce matériau lui permet de supporter des charges dynamiques lors de l'usinage d'une pièce.

• Plaque de sous-châssis de fraiseuse

Pour une fondation stable et rigide pour les machines lourdes, le S235JR est un très bon choix en raison de la combinaison de robustesse et de résistance.

Châssis de véhicule

• Rails latéraux de remorque de camion courbés de 6 mm

Pour supporter une charge dynamique importante, un matériau offrant une bonne résistance aux chocs est nécessaire. Dans ce cas, le S235JR est un bon choix.

• Composants de châssis de bus et de camions

Grâce à sa faible teneur en carbone, le S235JR présente une bonne soudabilité. De ce fait, ce matériau est utilisé dans la fabrication de composants de châssis.

Autres applications typiques

Vous verrez le S235 dans de nombreuses autres applications, telles que :

1. Escaliers et rampes
2. Réservoirs de stockage et étagères
3. Poutres et colonnes de construction
4. Barrières de sécurité

En  très recyclable Matériau durable, le S235JR est également un choix populaire pour la fabrication écologique dans l'UE, utilisé dans la production de composants à efficacité énergétique.

S235JR vs nuances structurelles à résistance supérieure

Outre le S235JR, il existe également 3 autres nuances dans la norme EN 10025, qui sont connues comme des nuances structurelles à résistance supérieure.

Qu'est-ce qu'une nuance de résistance supérieure

Les nuances suivantes sont les nuances les plus résistantes de la norme EN 10025, qui offrent de meilleures propriétés mécaniques, c'est pourquoi elles sont plus demandées pour les applications où les charges sont élevées.

Comme mentionné précédemment pour le S235JR, le 235 présente sa limite d'élasticité. Il en va de même pour les trois nuances suivantes :

• S275 : limite d'élasticité de 275 MPa
• S355 : signifie une limite d'élasticité de 355 MPa
• S420 : limite d'élasticité de 420 MPa

S235JR contre S355JR

Une différence de propriétés mécaniques entre S235JR et S355JR est donnée ci-dessous dans le tableau :

Force et poids

Si vous utilisez des poutres en S355JR, vous aurez besoin de moins de matériau qu'en S235JR, car le S355 présente une limite d'élasticité plus élevée. Par conséquent, si vous recherchez une réduction de résistance et de poids, privilégiez le S355JR au S235JR.

Coût et disponibilité

Les deux nuances d'acier sont courantes et facilement disponibles sur le marché. Le S355JR est 10 à 20 % plus cher (600 à 700 €/tonne) que le S235JR (500 à 600 €/tonne), mais pour les applications structurelles plus importantes, le S355JR reste rentable grâce à une consommation de matière moindre.

Fatigue et charge dynamique

Pour les charges dynamiques telles que celles des grues, des ponts et des châssis de véhicules, le S355JR est un meilleur choix que le S235JR en raison de sa résistance à la fatigue plus élevée.

Conclusion

Nous concluons que le S235JR est un matériau économique important, principalement utilisé dans les applications structurelles. Pour préserver son intégrité structurelle, des traitements de surface supplémentaires sont effectués afin d'accroître la résistance à la corrosion et la durabilité. La norme EN 10025 propose différentes nuances d'acier ; il est donc essentiel de comprendre les exigences de votre projet avant de choisir la nuance d'acier. Par exemple, pour des charges dynamiques, privilégiez le S355JR au S235JR.

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FAQ sur le S235JR

Le S355JR est-il plus résistant que le S235JR ?

Oui, le S355JR a une limite d'élasticité de 355 MPa, ce qui est supérieur à la limite d'élasticité du S235JR (235 MPa).