L'acier 1018 est un acier américain courant à faible teneur en carbone, dont la teneur nominale en carbone est d'environ 0,18%. Il offre une bonne ductilité, une bonne soudabilité, une bonne formabilité à froid et des performances d'usinage stables. Comme ce matériau est largement disponible et relativement économique, il est couramment utilisé pour la fabrication d'arbres, de goupilles, de supports, de fixations, d'éléments de fixation et de pièces usinées CNC en général.
Lors du choix de ce matériau, la connaissance des propriétés de l'acier 1018 aide les ingénieurs à déterminer si une pièce est en mesure de répondre aux exigences en matière de résistance mécanique, de stabilité dimensionnelle, de résistance à l'usure et de protection de surface. Cet article présente les principales caractéristiques et l'intérêt pratique de l'acier 1018 sous différents angles.
Qu'est-ce que l'acier 1018 ?
L'acier 1018 est un acier à faible teneur en carbone dans la classification AISI/SAE des aciers au carbone ; il est également couramment classé parmi les aciers doux. Le “ 10 ” désigne la série des aciers au carbone simples, tandis que le “ 18 ” indique une teneur moyenne nominale en carbone d'environ 0,18%. En raison de sa faible teneur en carbone, l'acier 1018 offre généralement une bonne ductilité, une bonne soudabilité, une bonne formabilité à froid et une bonne usinabilité.
Par rapport à certains aciers à faible teneur en carbone courants, l'acier 1018 présente une teneur en manganèse relativement plus élevée, ce qui contribue à améliorer sa résistance mécanique et lui confère une certaine trempabilité. Il convient donc à l'usinage de pièces mécaniques générales et permet également d'obtenir une dureté de surface plus élevée grâce à des traitements de trempe superficielle. En termes simples, l'acier 1018 n'est pas réputé pour sa résistance extrêmement élevée, mais pour ses performances stables, sa facilité d'usinage, son coût raisonnable et sa grande polyvalence pour les pièces mécaniques générales et les composants usinés de précision.
Propriétés de l'acier 1018
Composition chimique de l'acier 1018
Les propriétés de base de l'acier 1018 tiennent principalement à sa faible teneur en carbone et à sa teneur relativement élevée en manganèse. La faible teneur en carbone permet au matériau de conserver une bonne ductilité, une bonne soudabilité et une bonne formabilité à froid, tandis que le manganèse contribue à améliorer la résistance, la stabilité d'usinage et, dans une certaine mesure, la trempabilité. Sa composition chimique type est indiquée dans le tableau ci-dessous :
| Élément | Gamme typique | Fonction |
| C | 0.15–0.20% | Offre une résistance de base tout en conservant une bonne ductilité, une bonne soudabilité et une bonne formabilité à froid |
| Mn | 0.60–0.90% | Améliore la résistance mécanique et contribue, dans une certaine mesure, à renforcer la trempabilité et la stabilité d'usinage |
| P | ≤ 0,0401 TP3T | Il est présent en petites quantités et doit généralement être maintenu à un faible niveau |
| S | ≤ 0,0501 TP3T | Il est présent en petites quantités et doit généralement être maintenu à un faible niveau |
| Fe | Équilibre | Élément de base constituant la matrice principale de l'acier 1018 |
En termes de composition, l'acier 1018 n'est ni un acier fortement allié ni un acier à haute teneur en carbone. Ses avantages résident dans sa composition simple, son comportement stable lors de l'usinage, son coût modéré et sa capacité à améliorer la dureté de surface et la résistance à l'usure grâce à la cémentation ou à la carbonitruration.
Comment fabrique-t-on l'acier 1018 ?
La fabrication de l'acier 1018 peut se résumer ainsi : on obtient d'abord un matériau à base de fer, puis on ajuste sa teneur en carbone et en manganèse, avant de lui donner différentes formes par laminage ou par travail à froid. Dans la pratique, la source de fer peut provenir de métal en fusion issu de la fusion du minerai de fer ou de ferraille recyclée. Selon le procédé de fabrication de l'acier, du coke, du calcaire ou d'autres matériaux d'affinage peuvent également être utilisés pour aider à éliminer les impuretés et rendre l'acier en fusion plus pur.
Une fois que la composition de l'acier fondu est stabilisée, on ajoute ou on ajuste les quantités appropriées de carbone et de manganèse afin qu'elle corresponde à la plage de composition de l'acier 1018. L'acier fondu est ensuite coulé en billettes ou en brames, puis laminé à chaud pour obtenir des tôles, des barres rondes, des barres carrées ou des barres laminées. Si la pièce nécessite une meilleure précision dimensionnelle et une meilleure qualité de surface, on procède à des opérations supplémentaires d'étirage à froid, de laminage à froid, de redressage, de pelage, broyage, ou un polissage peut être effectué pour obtenir des barres d'acier étirées à froid, de l'acier laminé à froid 1018 ou de l'acier fini à froid 1018.
Propriétés mécaniques de l'acier 1018
Les propriétés mécaniques de l'acier 1018 se caractérisent par une résistance modérée, une bonne ductilité et une dureté relativement faible. Il convient à la fabrication de pièces mécaniques générales, d'arbres, de goupilles, de supports, de fixations, de connecteurs et d'éléments de fixation. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un acier à haute résistance, il offre des performances globales stables parmi les aciers à faible teneur en carbone.
| Propriété | Gamme typique | Ce que cela signifie |
| Résistance à la traction | 410 à 450 MPa ou plus | La capacité du matériau à résister à la rupture sous contrainte de traction |
| Limite d'élasticité | Environ 270 MPa ou plus | Le niveau de contrainte qu'un matériau peut supporter avant que ne commence une déformation permanente |
| Élongation | 24% ou supérieur | La capacité du matériau à subir une déformation plastique après étirement |
| Réduction de la superficie | 50% ou supérieur | La capacité du matériau à se rétrécir localement et à se déformer avant la rupture |
| Dureté | Généralement inférieur à 197 HB avant traitement thermique | Une indication de la résistance du matériau à l'indentation, à l'usure et à la coupure |
Résistance à la traction
La résistance à la traction de l'acier 1018 désigne généralement la résistance à la traction maximale, c'est-à-dire la contrainte de traction maximale que le matériau peut supporter avant de se rompre. Sa résistance se situe dans une fourchette moyenne et stable parmi les aciers à faible teneur en carbone, ce qui le rend adapté aux arbres, goupilles, supports, blocs de liaison, sièges de montage et pièces mécaniques soumises à des charges légères à moyennes. Si une pièce doit résister à des chocs importants, à un couple élevé ou à une fatigue à long terme, des aciers à plus haute résistance, tels que le 1045 ou le 4140, sont généralement plus adaptés.
Limite d'élasticité
La limite d'élasticité détermine si une pièce est susceptible de subir une déformation permanente après avoir été soumise à une charge. L'acier 1018 convient aux fixations, aux plaques de raccordement, aux blocs de support, aux plaques de base et aux pièces de montage d'équipements qui nécessitent une capacité de charge de base et une stabilité dimensionnelle. Si une pièce présente une grande portée, des contraintes concentrées ou une charge à long terme, la rigidité structurelle et la résistance à la déformation peuvent être améliorées non seulement en optant pour un matériau plus résistant, mais aussi en ajoutant des nervures, en optimisant l'épaisseur des parois et en améliorant le cheminement des charges.
Élongation
Un bon allongement indique que l'acier 1018 présente une bonne ductilité et une bonne aptitude au formage. Il est donc adapté à l'étirage à froid, au frappeage à froid, au pliage, à l'emboutissage, au rivetage et au formage de vis, ainsi qu'à la fabrication de vis, de rivets, de petites pièces de fixation et de composants mécaniques nécessitant une certaine capacité d'absorption des déformations.
Réduction de la superficie
La réduction de section reflète la déformation locale et la ductilité du matériau avant rupture. Les performances de l’acier 1018 à cet égard contribuent à améliorer la ténacité des pièces et leur résistance à la rupture soudaine, ce qui le rend adapté aux goupilles, connecteurs, éléments de fixation et pièces assemblées soumises à des charges. Pour les composants pour lesquels il est nécessaire de réduire le risque de rupture fragile, ce paramètre est plus significatif que la simple prise en compte de la résistance.
Dureté
L'acier 1018 présente une faible dureté à l'état brut ; sa résistance à la coupe est donc relativement faible, ce qui le rend adapté au fraisage, au tournage, au perçage, au taraudage et à l'usinage de filets par CNC. Cependant, cela signifie également que sa résistance à l'usure de base est limitée. Si une pièce est destinée à la fabrication de vis autotaraudeuses, de goupilles résistantes à l'usure, de composants dentés à usage léger ou de surfaces d'appui localisées, un traitement de cémentation ou de carbonitruration est généralement nécessaire pour améliorer la dureté de surface et la résistance à l'usure.
Propriétés physiques de l'acier 1018
Les propriétés physiques de l'acier 1018 influent principalement sur le poids des pièces, leur rigidité et leur aptitude au traitement à haute température.
| Propriété | Valeur typique | Ce que cela signifie |
| Densité | Environ 7,87 g/cm³ | Indique la masse du matériau par unité de volume |
| Module de Young | Environ 200 GPa | Indique le niveau de rigidité du matériau et sa résistance à la déformation élastique |
| Coefficient de Poisson | Environ 0,29 | Indique la relation entre la déformation transversale et la déformation longitudinale lors d'une traction ou d'une compression |
| Intervalle de fusion | Entre environ 1 425 et 1 540 °C | Indique la plage de températures approximative dans laquelle le matériau passe de l'état solide à l'état liquide |
Densité
La densité de l'acier 1018 est caractéristique des aciers au carbone ; à volume égal, il est nettement plus lourd qu'un alliage d'aluminium. Il ne convient donc pas aux pièces devant être extrêmement légères, mais il est adapté aux composants qui nécessitent un certain poids, une certaine rigidité et une certaine stabilité structurelle, tels que les socles, les supports, les fixations, les blocs de raccordement et, de manière générale, les pièces mécaniques soumises à des charges.
Module de Young
Le module de Young reflète la rigidité d'un matériau. Le module d'élasticité de l'acier 1018 est proche de celui de l'acier au carbone ordinaire, ce qui signifie qu'il ne subit pas de déformation élastique notable sous contrainte. Il convient aux arbres, aux sièges de montage, aux pièces de support, aux dispositifs de fixation et aux composants mécaniques qui doivent conserver une forme stable.
Coefficient de Poisson
Le coefficient de Poisson est principalement utilisé dans la conception structurelle et l'analyse des déformations sous charge. Pour les pièces usinées CNC courantes, ce paramètre ne détermine généralement pas directement le choix du matériau, mais il peut servir de référence pour les calculs techniques lors de l'analyse des déformations d'arbres, de supports, de raccords ou d'éléments structurels soumis à une compression.
Intervalle de fusion
La plage de fusion de l'acier 1018 est relativement élevée et permet de répondre aux besoins courants en matière de soudage, de travail à chaud et de traitement thermique. Pour les applications d'usinage courantes, ce paramètre n'est pas le facteur de sélection le plus important, mais il permet de mieux comprendre l'adaptabilité fondamentale du matériau lors des traitements à haute température et des traitements thermiques.
Propriétés thermiques de l'acier 1018
Les propriétés thermiques de l'acier 1018 influent principalement sur la stabilité dimensionnelle lors du chauffage, du refroidissement, du soudage, du traitement thermique et de l'utilisation dans des environnements soumis à des variations de température.
| Propriété | Valeur typique | Ce que cela signifie |
| Conductivité thermique | Environ 50 W/m·K | Indique la capacité du matériau à conduire la chaleur |
| Chaleur spécifique | Environ 486 J/kg·K | Indique la quantité de chaleur nécessaire pour faire augmenter la température du matériau d'une unité |
| Dilatation thermique | Environ 11,7 × 10⁻⁶ /K | Indique dans quelle mesure le matériau se dilate lorsque la température augmente |
Conductivité thermique
La conductivité thermique de l'acier 1018 est comparable à celle de l'acier au carbone ordinaire et permet de répondre aux besoins généraux de dissipation thermique et de transfert de chaleur des pièces mécaniques. Toutefois, si la fonction principale de la pièce est une dissipation thermique efficace, comme c'est le cas pour un dissipateur thermique, une base de montage thermique ou un composant de gestion thermique électronique, un alliage d'aluminium, le cuivre ou le laiton sont généralement plus adaptés que l'acier 1018.
Chaleur spécifique
La chaleur spécifique influe sur la vitesse de variation de la température lors du chauffage et du refroidissement. Dans le cadre des procédés de soudage, de traitement thermique, de préchauffage ou de chauffage localisé, ce paramètre permet de mieux comprendre comment l'acier 1018 absorbe la chaleur et se refroidit, ce qui contribue à réduire les déformations thermiques, les irrégularités de la microstructure ou les variations dimensionnelles.
Dilatation thermique
L'acier 1018 subit une certaine dilatation thermique lorsque la température varie. Pour les supports, fixations et structures mécaniques courants, cet effet est généralement maîtrisable. En revanche, dans le cas d'arbres longs, de grandes plaques, d'assemblages de précision ou d'environnements de travail présentant d'importants écarts de température, il convient de prendre en compte l'effet de la dilatation thermique sur le positionnement des alésages, le jeu d'ajustage et la planéité.
Conductivité électrique de l'acier 1018
L'acier 1018 présente un certain niveau de conductivité électrique, mais celle-ci est bien inférieure à celle du cuivre, du laiton et des alliages d'aluminium. Il convient donc davantage comme matériau de structure que comme matériau fonctionnel à haute conductivité.
| Propriété | Valeur typique | Ce que cela signifie |
| Conductivité électrique | Environ 6 à 7 MS/m | Indique la capacité du matériau à conduire le courant électrique |
| Conductivité IACS | À propos du 10–12% IACS | Indique le niveau de conductivité relative lorsque le cuivre est utilisé comme étalon |
| Résistivité électrique | Entre environ 0,14 et 0,16 μΩ·m | Indique la résistance du matériau au passage du courant électrique |
Conductivité électrique
L'acier 1018 est conducteur d'électricité, mais sa conductivité n'est pas élevée. Si la pièce est uniquement utilisée comme élément de structure métallique ordinaire, support, boîtier, fixation ou connecteur mécanique, ce niveau de conductivité est généralement suffisant. Toutefois, si la pièce doit assurer une conduction électrique efficace, la circulation d'un courant de mise à la terre ou une connexion électrique, le cuivre, le laiton ou un alliage d'aluminium sont généralement plus adaptés.
Conductivité IACS
L'IACS est une norme de référence couramment utilisée pour mesurer la conductivité des métaux ; le cuivre pur est généralement considéré comme correspondant à la norme 100% IACS. La conductivité de l'acier 1018 ne représente qu'une infime fraction de celle du cuivre ; il n'est donc pas recommandé pour la fabrication de bornes conductrices, de barres omnibus ou de composants destinés au transport de courants élevés.
Résistivité électrique
Plus la résistivité électrique est élevée, plus le matériau oppose une résistance au passage du courant. La résistivité de l'acier 1018 est nettement supérieure à celle du cuivre et de l'aluminium, ce qui signifie qu'il est plus susceptible de générer des pertes par résistance lorsque le courant le traverse. Cela n'a que peu d'incidence sur les pièces mécaniques, mais il convient de l'utiliser avec prudence dans la conception électrique.
Résistance à la corrosion de l'acier 1018
La résistance à la corrosion de l'acier 1018 est relativement limitée, et celui-ci est susceptible de rouiller lorsqu'il est utilisé à l'état nu dans des environnements humides, exposés aux embruns salins ou à l'air libre. Il est donc plus adapté aux environnements intérieurs secs ou aux pièces mécaniques dotées d'une protection de surface.
Utilisation en intérieur dans un environnement sec
Dans des environnements intérieurs secs, l'acier 1018 peut répondre aux exigences d'utilisation de la plupart des pièces mécaniques courantes, telles que les fixations, les supports, les blocs de raccordement, les plaques de montage et les structures internes des équipements. Tant que l'environnement de stockage et d'utilisation n'est pas exposé à une humidité constante, une protection de base contre la rouille est généralement suffisante.
Utilisation en milieu humide ou à l'extérieur
Si les pièces sont exposées à l'air humide, à l'eau de pluie ou à des environnements extérieurs, la surface de l'acier 1018 est susceptible de s'oxyder et de rouiller. Dans ces cas-là, un traitement à l'oxyde noir, un zingage, une peinture, un revêtement en poudre ou une huile antirouille est généralement nécessaire pour prolonger la durée de vie des pièces.
Brouillard salin et environnements corrosifs
Dans les environnements exposés au brouillard salin, en milieu marin ou à des agents chimiques corrosifs, la résistance à la corrosion de l'acier 1018 s'avère clairement insuffisante. Si les pièces sont en contact prolongé avec de l'eau salée, des acides, des alcalis ou des gaz corrosifs, il convient d'envisager en priorité l'utilisation d'acier inoxydable, d'un nickelage, de revêtements spéciaux ou de matériaux mieux adaptés aux environnements corrosifs.
Usinabilité de l'acier 1018
L'acier 1018 présente une bonne usinabilité et convient à l'usinage conventionnel par CNC : fraisage, tournage, perçage, taraudage, rectification et électroérosion. Sa dureté n'étant pas élevée et sa résistance à la coupe relativement modérée, il est généralement plus facile à usiner que l'acier inoxydable, l'acier trempé et l'acier allié à haute résistance.
Comportement de coupe
L'acier 1018 est généralement stable lors de l'usinage, et l'usure des outils est généralement inférieure à celle observée avec l'acier inoxydable et l'acier allié trempé. Cependant, comme il s'agit d'un acier à faible teneur en carbone présentant une bonne ténacité, des bavures, des copeaux longs, des dépôts sur l'arête de coupe ou des déchirures de surface peuvent apparaître lors de l'usinage, en particulier lors du perçage, du taraudage, du rainurage et au niveau des bords fins.
Outillage et paramètres
Pour l'usinage de l'acier 1018, il est possible d'utiliser des outils en carbure bien affûtés ou des outils revêtus adaptés, associés à un liquide de refroidissement stable et à des vitesses d'avance raisonnables. Pour l'usinage de trous et le filetage, il convient de contrôler minutieusement l'évacuation des copeaux, le diamètre du foret-taraud, la lubrification lors du taraudage et l'usure des outils. Pour les surfaces de haute précision ou les cotes d'ajustage, le meulage peut être utilisé afin d'améliorer la précision dimensionnelle et l'uniformité de la surface.
Rectification et électroérosion
Lorsque les pièces en acier 1018 exigent une plus grande précision dimensionnelle, une meilleure planéité ou une rugosité de surface plus faible, la rectification peut être utilisée comme méthode de finition ou de traitement de surface en série. Elle permet d'éliminer l'excès de matière, de corriger les dimensions et d'améliorer la planéité ; elle convient également à l'ébavurage en série des arêtes des pièces, à l'amélioration de l'état de surface et à la garantie de la stabilité des surfaces d'accouplement. Elle est couramment utilisée pour les arbres, les entretoises, les surfaces d'accouplement, les plaques de montage et les pièces planes de précision.
Pour les fentes étroites, les angles vifs, les détails fins et profonds ou les zones difficiles à usiner avec des outils de coupe classiques, on peut recourir à l'électroérosion (EDM). Cependant, l'électroérosion est généralement moins efficace ; elle convient donc davantage aux structures spéciales ou aux détails de précision localisés qu'à l'enlèvement de matière à grande échelle.
Pièces usinées courantes
En raison de sa bonne usinabilité et de son coût modéré, l'acier 1018 est couramment utilisé pour la fabrication par usinage CNC d'arbres, de goupilles, de supports, de blocs de liaison, de fixations, de manchons, d'entretoises, de plaques de montage, de pièces filetées et de composants mécaniques sur mesure en général. Si la pièce nécessite une surface plus résistante à l'usure, il est possible d'appliquer, après l'usinage, un traitement de cémentation, de carbonitruration, d'oxydation noire, de zingage ou de nickelage.
Options de traitement thermique pour l'acier 1018
Étant donné que l'acier 1018 présente une faible teneur en carbone, traitement thermique ne vise généralement pas à obtenir une très grande dureté sur l'ensemble de la pièce. Il sert plutôt principalement à améliorer la stabilité microstructurale, à réduire les contraintes internes et à optimiser les performances lors des opérations ultérieures d'usinage ou de formage.
- Recuit : Le recuit permet de réduire la dureté et d'améliorer la ductilité et l'usinabilité. Il convient aux pièces qui seront ensuite soumises à un formage à froid, Usinage CNC, ou la réduction du stress.
- Normalisation : La normalisation permet d'affiner la microstructure et d'améliorer l'uniformité des propriétés. Elle est couramment utilisée pour améliorer l'état microstructural et la stabilité dimensionnelle des matériaux laminés à chaud.
- Détente de contrainte : Le détensionnement permet de réduire les contraintes résiduelles résultant de l'usinage, du soudage ou du formage à froid. Il convient aux arbres longs, aux pièces plates de grande taille, aux pièces soudées et aux composants usinés avec précision.
- Trempe : Le revenu est généralement utilisé pour réduire la fragilité après un traitement thermique et améliorer la ténacité et la stabilité en service. Pour l'acier 1018, le revenu est le plus souvent associé à un procédé de traitement thermique spécifique, plutôt que d'être utilisé seul comme méthode principale pour augmenter la dureté.
Pour les pièces usinées CNC courantes, l'acier 1018 peut généralement être usiné à l'état recuit, normalisé, laminé à chaud ou fini à froid. Si la pièce doit répondre à des exigences élevées en matière de stabilité dimensionnelle, un traitement de détente peut être envisagé en fonction de la surépaisseur d'usinage, des conditions de soudage et de la structure de la pièce, afin de réduire le risque de déformation ultérieure.
Options de finition de surface pour l'acier 1018
L'acier 1018 présentant une faible résistance à la corrosion et étant susceptible de rouiller lorsqu'il est utilisé à l'état brut, un traitement de surface est souvent nécessaire après l'usinage. Différentes méthodes de finition peuvent améliorer la résistance à la rouille, l'aspect, la résistance à l'usure ou la stabilité de l'assemblage ; le choix final doit dépendre de l'environnement d'utilisation et de la fonction de la pièce.
| Terminer | Fonction |
| Oxyde noir | Offre une protection de base contre la rouille et un aspect noir ; convient aux équipements, aux pièces d'outillage et aux pièces mécaniques destinées à un usage intérieur |
| Placage de zinc | Améliore la résistance à la corrosion et est couramment utilisé pour les vis, les boulons, les connecteurs et les éléments de fixation en général |
| Nickelage | Améliore la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure et l'aspect de surface ; convient aux pièces de précision et aux composants mécaniques décoratifs |
| Phosphatation | Améliore la résistance à la rouille et l'adhérence du revêtement ; couramment utilisé pour les pièces nécessitant une lubrification ou une peinture ultérieure |
| Peinture / Revêtement par poudrage | Apporte de la couleur, une protection contre la corrosion et préserve l'aspect esthétique ; convient aux supports, boîtiers, plaques de fixation et éléments structurels destinés à un usage extérieur |
| Huile antirouille | Assure une protection anticorrosion à court terme, adaptée au transport, au stockage en entrepôt et à la protection temporaire |
| Cémentation / Carbonitruration | Améliore la dureté de surface et la résistance à l'usure ; convient aux vis autotaraudeuses, aux goupilles résistantes à l'usure, aux pièces dentées soumises à des contraintes légères et aux surfaces d'appui localisées |
Pour les pièces mécaniques ordinaires destinées à un usage en intérieur, un oxydage noir, une huile antirouille ou un phosphatage suffisent généralement. Si la pièce est utilisée dans des environnements humides, en extérieur ou soumis à des essais au brouillard salin, un zingage, un nickelage, une peinture ou un revêtement par poudrage sont plus adaptés. Pour les pièces en acier 1018 qui doivent résister au frottement et à l'usure, il convient d'envisager la cémentation ou la carbonitruration afin d'obtenir une couche superficielle plus dure tout en conservant la ténacité du cœur.
Applications courantes de l'acier 1018
L'acier 1018 est couramment utilisé pour la fabrication de pièces mécaniques courantes qui nécessitent un bon équilibre entre résistance mécanique, usinabilité, coût et adaptabilité aux traitements de finition. Il ne s'agit pas d'un acier à haute résistance et résistant à l'usure, mais il est largement utilisé pour la fabrication de pièces structurelles, de raccordement, de positionnement et de pièces usinées soumises à des charges légères à moyennes.
- Arbres et goupilles : L'acier 1018 peut être utilisé pour la fabrication d'arbres de usage général, de goupilles de positionnement, de goupilles de liaison, de goupilles de guidage et de pièces rotatives soumises à des charges légères à moyennes. Pour les arbres et les goupilles nécessitant une résistance à l'usure plus élevée, un durcissement de surface ou un revêtement peut être appliqué après l'usinage.
- Éléments de fixation et vis : L'acier 1018 peut être utilisé pour la fabrication de vis, de boulons, de rivets, de petites pièces de fixation et de connecteurs. Pour les vis autotaraudeuses ou les pièces de fixation nécessitant une dureté de surface plus élevée, on recourt généralement à des traitements de finition tels que la cémentation, la carbonitruration ou le zingage.
- Tableaux et rencontres : L'acier 1018, qui se caractérise par un coût modéré, une bonne rigidité et une usinage CNC aisé, est couramment utilisé pour la fabrication de supports, de fixations, de socles de montage, de plaques de raccordement, de plaques de base et de pièces de fixation d'équipements.
- Douilles et entretoises : L'acier 1018 convient également à la fabrication de manchons, d'entretoises, de blocs et de pièces d'assemblage simples. Si la pièce nécessite un meilleur état de surface ou une plus grande régularité dimensionnelle, il est possible d'opter pour des barres finies à froid ou de procéder à un meulage après l'usinage.
- Engrenages et crémaillères : Dans les applications de transmission à faible charge, l'acier 1018 peut être utilisé pour les engrenages, les crémaillères et les pièces dentées. Toutefois, si la pièce doit résister à des charges élevées, à des chocs ou à une usure à long terme, un durcissement de surface est généralement nécessaire, ou il convient d'utiliser à la place des matériaux plus résistants, tels que le 1045 ou le 4140.
- Pièces usinées sur mesure par CNC : L'acier 1018 est également couramment utilisé pour la fabrication de pièces mécaniques sur mesure, telles que les blocs de raccordement, les brides, les plaques de fixation, les blocs de support, les composants d'équipements et les prototypes de pièces usinées. Ses avantages résident dans la disponibilité du matériau, la stabilité des performances d'usinage et la flexibilité des options de post-traitement.
Avantages et limites de l'acier 1018
L'intérêt de l'acier 1018 réside dans ses performances équilibrées. Il ne vise pas une résistance extrêmement élevée comme l'acier allié, ni une résistance à la corrosion comme l'acier inoxydable. Il est en revanche mieux adapté aux pièces mécaniques courantes qui nécessitent un usinage stable, des coûts maîtrisés et une finition flexible.
Avantages
- Bonne usinabilité : L'acier 1018 présente de bonnes performances d'usinage et convient à l'usinage CNC. Il peut être utilisé pour la fabrication de prototypes, de petites séries et la production en série.
- Bonne soudabilité : En raison de sa faible teneur en carbone, l'acier 1018 présente une bonne soudabilité et convient à la fabrication de supports, de châssis, de plaques de raccordement et, de manière générale, d'éléments de structure soudés.
- Bonne formabilité à froid : L'acier 1018 présente une bonne ductilité et peut être utilisé pour l'étirage à froid, le frappe à froid, le pliage, l'emboutissage et le formage par vissage, ce qui le rend adapté à la fabrication d'éléments de fixation et de pièces formées à froid.
- Matériau économique : Par rapport à l'acier inoxydable, à l'acier à outils et à l'acier allié à haute résistance, les coûts liés au matériau et à l'usinage de l'acier 1018 sont généralement plus faciles à maîtriser.
- Options de finition flexibles : Ce procédé peut être associé à l'oxydation noire, au zingage, au nickelage, au phosphatage, à la peinture, à l'application d'une huile antirouille, à la cémentation ou à la carbonitruration afin de répondre à différentes exigences en matière de résistance à la rouille, d'aspect ou de résistance à l'usure.
Limites
- Résistance limitée à la corrosion : L'acier 1018 présente en soi une faible résistance à la corrosion et est susceptible de rouiller dans des environnements humides, à l'air libre ou exposés aux embruns salins. Il nécessite généralement un traitement de protection de surface, tel qu'un oxydage noir, un zingage, un nickelage, une peinture ou l'application d'une huile antirouille.
- Faible dureté de base : À l'état brut, sa dureté n'est pas élevée ; il ne convient donc pas à une utilisation directe sur des surfaces soumises à une forte usure. Si la pièce nécessite une résistance à l'usure plus élevée, un traitement de cémentation, de carbonitruration ou tout autre traitement de durcissement superficiel est généralement nécessaire.
- Ne convient pas aux applications nécessitant une résistance élevée : L'acier 1018 n'est pas adapté aux conditions impliquant des chocs importants, des couples élevés, des charges lourdes ou des sollicitations de fatigue à long terme. Pour ces applications, les aciers 1045, 4140 ou d'autres aciers alliés sont généralement plus adaptés.
L'acier 1018 par rapport aux autres aciers courants
La comparaison de l'acier 1018 avec d'autres aciers courants permet de mieux comprendre sa positionnement par rapport aux autres matériaux. Les avantages de l'acier 1018 résident dans son usinabilité, sa soudabilité et son rapport qualité-prix. Toutefois, si une pièce exige davantage de résistance mécanique, de résistance à l'usure ou de capacité à supporter des charges élevées, un autre acier peut s'avérer nécessaire.
| Comparaison des matériaux | Principale différence |
| Acier 1018 vs acier A36 | L'A36 est plus couramment utilisé pour les tôles d'acier de construction, les châssis soudés, les structures de bâtiments et les pièces de support en général. Le 1018 présente une composition mieux contrôlée et une meilleure régularité d'usinage, ce qui le rend plus adapté aux arbres, goupilles, fixations, vis et pièces usinées de précision. |
| Acier 1018 vs Acier 1022 | L'acier 1022 présente une teneur en carbone légèrement supérieure et est couramment utilisé pour les vis autotaraudeuses, les vis autoperceuses et les éléments de fixation nécessitant un durcissement de surface. L'acier 1018 est quant à lui plus adapté aux pièces usinées courantes, aux goupilles, aux supports et aux pièces mécaniques soumises à des charges légères à moyennes. |
| Acier 1018 vs acier 1045 | Le 1045 est un acier à teneur moyenne en carbone qui présente une résistance mécanique, une dureté et une résistance à l'usure supérieures, mais son usinabilité et sa soudabilité sont inférieures à celles du 1018. Pour les arbres soumis à des charges élevées, les engrenages ou les pièces nécessitant une trempe et un revenu, le 1045 est généralement plus adapté. |
| Acier 1018 vs Acier 4140 | Le 4140 est un acier allié au chrome et au molybdène qui présente une résistance mécanique, une trempabilité, une résistance à la fatigue et une résistance à l'usure nettement supérieures à celles du 1018. Cependant, son coût et sa difficulté d'usinage sont également plus élevés, ce qui le rend adapté à la fabrication d'arbres, de raccords, d'engrenages et de pièces mécaniques à usage intensif. |
Comment choisir l'acier 1018 pour vos pièces
Lors du choix de l'acier 1018, l'essentiel n'est pas seulement de vérifier s'il s'agit d'un acier à faible teneur en carbone, mais aussi de déterminer si ses propriétés correspondent aux conditions d'utilisation de la pièce, à son procédé de fabrication et aux exigences de traitement ultérieur. Pour les pièces mécaniques générales, les arbres, les goupilles, les supports, les fixations et les connecteurs, l'acier 1018 constitue généralement un choix équilibré en termes de coût et d'usinabilité.
- Pour les pièces usinées générales : Si la pièce est principalement destinée au positionnement, à l'assemblage, au soutien ou à un assemblage mécanique général, l'acier 1018 permet généralement de répondre aux exigences de base en matière de résistance et d'usinage.
- Pour les arbres et goupilles de précision : Si la pièce doit répondre à des exigences élevées en matière de précision dimensionnelle, de rectitude et de qualité de surface, il peut être préférable d’utiliser de l’acier 1018 fini à froid ou des barres étirées à froid afin de réduire la marge d’usinage et d’améliorer l’uniformité.
- Pour les surfaces résistantes à l'usure : Si la pièce nécessite une dureté de surface plus élevée, comme c'est le cas pour une vis autotaraudeuse, une goupille résistante à l'usure ou une pièce dentée destinée à un usage léger, on peut envisager le cémentation ou la carbonitruration.
- Pour la protection contre la corrosion : Si la pièce est utilisée dans un environnement humide, à l'extérieur ou propice à la rouille, il convient d'appliquer un traitement de surface tel que l'oxydation noire, le zingage, le nickelage, le phosphatage, la peinture ou l'application d'une huile antirouille.
- Pour les applications à forte charge : Si la pièce doit résister à des chocs importants, à un couple élevé ou à une fatigue à long terme, l'acier 1018 n'est peut-être pas le meilleur choix ; il convient alors d'envisager l'acier 1045, 4140 ou d'autres aciers à plus haute résistance.
Formes courantes et conditions de fourniture de l'acier 1018
L'acier 1018 peut être fourni sous différentes formes, telles que des barres, des tôles, des profilés plats ou des fils, en fonction de la forme de la pièce et du procédé de fabrication.
- Barres et tôles laminées à chaud : Les barres et tôles laminées à chaud conviennent à la fabrication de supports, de plaques de base, de raccords et de pièces structurelles mécaniques en général, pour un coût relativement faible. Leur qualité de surface et leur précision dimensionnelle sont généralement inférieures à celles des matériaux finis à froid ; il peut donc être nécessaire de prévoir une marge d'usinage plus importante lors des étapes de transformation ultérieures.
- Barres laminées à froid : Les barres finies à froid se présentent généralement sous forme de barres rondes, carrées ou plates. Elles peuvent être traitées par étirage à froid, ébarbage, meulage ou polissage afin d'améliorer leur précision dimensionnelle, leur rectitude et la qualité de leur surface. Elles conviennent à la fabrication d'arbres, de goupilles, de manchons, d'entretoises et de pièces usinées de précision par CNC.
- 1018 Acier laminé à froid / Profilés plats : L'acier laminé à froid 1018 est plus adapté à la fabrication de tôles, de plaques ou de pièces plates, telles que les plaques de fixation, les plaques de raccordement et les éléments de structure légers. Par rapport aux tôles laminées à chaud, il offre généralement un meilleur contrôle de l'épaisseur et une meilleure qualité de surface.
- Fil machine et fil pour frappe à froid : L'acier 1018 peut également être fourni sous forme de fil, de fil machine ou de fil pour frappe à froid, et est souvent utilisé pour la fabrication de vis, de rivets, de goupilles et de petites pièces de fixation. Pour les pièces nécessitant une dureté superficielle plus élevée, un traitement de cémentation ou de carbonitruration peut être appliqué après le formage.
Conclusion
L'acier 1018 est un acier américain à faible teneur en carbone, équilibré, facile à usiner et relativement économique. Il offre une bonne usinabilité, une bonne soudabilité et une bonne formabilité à froid, ce qui le rend adapté à la fabrication d'arbres, de goupilles, de supports, de fixations, de connecteurs, d'éléments de fixation et de pièces usinées CNC en général. En choisissant l'état du matériau, le traitement thermique et le procédé de finition de surface adaptés, l'acier 1018 peut également répondre à différentes exigences en matière de précision dimensionnelle, de dureté de surface, de résistance à la rouille et de stabilité des lots.
Dans le cadre de projets concrets, le choix de l'acier 1018 doit être évalué en fonction de la structure de la pièce, des contraintes de charge, de la méthode d'usinage, des exigences en matière de résistance à l'usure et de l'environnement d'utilisation. Weldo Machining peut fournir Analyse DFM, l'évaluation de solutions d'usinage CNC, des recommandations en matière de finition de surface et des devis d'usinage sur mesure basés sur les plans de vos pièces en acier 1018, afin de vous aider à déterminer rapidement l'état du matériau, le procédé de fabrication et coût de production.
