15-5PH – UNS S15500 (XM-12)
Inox martensitique à durcissement par précipitation (Cr-Ni-Cu)
Version du 17-4PH avec moins de Cr et pratiquement sans ferrite delta, ce qui donne une meilleure ténacité transversale et une meilleure ténacité dans les grosses sections. Il durcit par précipitation de cuivre en un seul vieillissement entre 480 et 620 °C, avec une résistance à la corrosion comparable à celle du 304 dans de nombreux milieux.
Désignations et équivalences
| Système | Désignation |
|---|---|
| UNS | S15500 |
| W.Nr./EN | 1.4545 (X5CrNiCu15-5) |
| DIN | X5CrNiCu15-5 |
| Appellations commerciales | 15-5 PH (marque déposée de Cleveland-Cliffs, anciennement Armco/AK Steel), ATI 15-5, XM-12 |
| Autres | AMS 5659 (VAR/ESR barre/pièce forgée) |
Normes par forme de produit
| Forme | Norme |
|---|---|
| Barre | ASTM A564 XM-12; AMS 5659 |
| Pièce forgée | ASTM A705 XM-12; AMS 5659 |
| Tôle forte | ASTM A693 XM-12; AMS 5862 |
| Pièce moulée équivalente | ASTM A747 CB7Cu-2 |
Tolérances et codes SH
- Barres forgées (rondes et carrées) : surépaisseur d'usinage de 2 mm (Ø 6–16 mm) à 24 mm (Ø 400–500 mm) sur le diamètre. Ex. : Ø 100–125 mm fini : +7 mm, tolérance +6 / −0 (longueur jusqu'à 3.500 mm).
- Disques forgés : surépaisseur de 4 à 9 mm sur le diamètre et de 3 à 11 mm sur la hauteur, tolérance en plus uniquement.
- Découpe et usinage : scie à ruban −0 / +5 à +15 mm en longueur ; jet d'eau +10 % de l'épaisseur sur le diamètre (min. 2 mm) ; pièces usinées −0 / +2 à +5 mm sur le diamètre. Voir les tableaux complets (INF 002 et INF 003, identiques pour tous les alliages).
| Forme | NCM (Brésil, 8 chiffres) | SH (international, 6 chiffres) | HTS (États-Unis, 10 chiffres)* | NC (Union européenne, 8 chiffres)* |
|---|---|---|---|---|
| Barre forgée | 7222.30.00 | 7222.30 | 7222.30.0024 | 7222 30 51 |
| Barre laminée à chaud | 7222.11.00 | 7222.11 | 7222.11.0059 | 7222 11 11 |
| Tôle (> 10 mm, largeur ≥ 600 mm) | 7219.21.00 | 7219.21 | 7219.21.0020 | 7219 21 10 |
| Bride et raccord | 7307.21.00 | 7307.21 | 7307.21.5000 | 7307 21 00 |
Classe tarifaire : acier inoxydable (selon la composition chimique, conformément aux Notes du Chapitre 72 et à la Note 5 de la Section XV).
* : codes américains et européens à titre indicatif. NCM selon la législation en vigueur (Règles générales pour l'interprétation, Notes des Chapitres 72, 74 et 75 et Note 5 de la Section XV). Confirmez le code définitif auprès de votre transitaire en douane selon la taille et la finition de l'article. SH = 6 premiers chiffres de la NCM.
Composition chimique (%)
ASTM A564 XM-12
| Élément | Plage (%) |
|---|---|
| C | ≤ 0,07 |
| Mn | ≤ 1,00 |
| Si | ≤ 1,00 |
| P | ≤ 0,040 |
| S | ≤ 0,030 |
| Cr | 14,0 – 15,5 |
| Ni | 3,5 – 5,5 |
| Cu | 2,5 – 4,5 |
| Nb + Ta | 0,15 – 0,45 |
| Fe | reste |
Calculer le PREN de 15-5PH – UNS S15500 (XM-12) dans le calculateur de PREN →
Propriétés mécaniques
Vieilli – minima ASTM A564 (barre, sens longitudinal) ; autres états dans le tableau de vieillissement
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| H900 – Rp0.2 / Rm | ≥ 1.170 / ≥ 1.310 MPa ; A ≥ 10 % ; ≥ 40 HRC |
| H1025 – Rp0.2 / Rm | ≥ 1.000 / ≥ 1.070 MPa ; A ≥ 12 % ; ≥ 35 HRC |
| H1075 – Rp0.2 / Rm | ≥ 860 / ≥ 1.000 MPa ; A ≥ 13 % ; ≥ 32 HRC |
| H1150 – Rp0.2 / Rm | ≥ 725 / ≥ 930 MPa ; A ≥ 16 % ; ≥ 28 HRC |
| H1150M – Rp0.2 / Rm | ≥ 515 / ≥ 795 MPa ; A ≥ 18 % |
| État A (mis en solution) | ≤ 38 HRC / 363 HB |
Propriétés physiques typiques
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Masse volumique | 7,78 g/cm³ (A) / 7,81 g/cm³ (H900) |
| Plage de fusion | 1.400 – 1.440 °C |
| Module d'élasticité | 196 GPa |
| Conductivité thermique (100 °C) | 17,8 W/m·K |
| Dilatation thermique (20–100 °C) | 10,8 µm/m·K |
Calculer le poids de la barre, de la tôle ou du tube en 15-5PH – UNS S15500 (XM-12) →
Conditions de vieillissement
| État | Vieillissement | Rp0,2 min. | Rm min. | A min. | Dureté min. |
|---|---|---|---|---|---|
| A (mis en solution) | 1.040 ± 15 °C, refroidissement < 30 °C | – | – | – | ≤ 363 HB / 38 HRC max. |
| H900 | 482 °C / 1 h / air | 1.170 MPa | 1.310 MPa | 10 % | 388 HB / 40 HRC |
| H925 | 496 °C / 4 h / air | 1.070 MPa | 1.170 MPa | 10 % | 375 HB / 38 HRC |
| H1025 | 552 °C / 4 h / air | 1.000 MPa | 1.070 MPa | 12 % | 331 HB / 35 HRC |
| H1075 | 579 °C / 4 h / air | 860 MPa | 1.000 MPa | 13 % | 311 HB / 32 HRC |
| H1100 | 593 °C / 4 h / air | 795 MPa | 965 MPa | 14 % | 302 HB / 31 HRC |
| H1150 | 621 °C / 4 h / air | 725 MPa | 930 MPa | 16 % | 277 HB / 28 HRC |
| H1150M | 760 °C / 2 h / air + 621 °C / 4 h / air | 515 MPa | 795 MPa | 18 % | ≈ 255 HB (valeur typique) |
Traitement thermique, soudage et usinage
| Élément | Pratique courante |
|---|---|
| Température de service | Jusqu'à ≈ 315 °C ; une exposition prolongée au-delà provoque une fragilisation (vieillissement à 475 °C). |
| Traitement thermique | Mise en solution (état A) à 1.040 ± 15 °C, refroidissement à l'air ou à l'huile jusqu'à < 30 °C ; usiner à l'état A puis vieillir. Vieillissement (ASTM A564, minima barre) : H900 482 °C/1 h → Rp0,2 1.170 / Rm 1.310 MPa, 40 HRC ; H925 496 °C/4 h → 1.070/1.170 MPa, 38 HRC ; H1025 552 °C/4 h → 1.000/1.070 MPa, 35 HRC ; H1075 579 °C/4 h → 860/1.000 MPa, 32 HRC ; H1100 593 °C/4 h → 795/965 MPa, 31 HRC ; H1150 621 °C/4 h → 725/930 MPa, 28 HRC ; H1150M 760 °C/2 h + 621 °C/4 h → 515/795 MPa (≈ 255 HB). Mêmes cycles et mêmes minima que le 17-4PH (l'A564 traite ensemble le 630 et le XM-12). |
| Soudage | Bonne : souder à l'état A ou H1150, sans préchauffage ; nouveau vieillissement (ou mise en solution + vieillissement) après soudage. Consommable AWS ER630 (17-4PH) pour la résistance ; ER308L/ER309L lorsque l'assemblage n'exige pas la résistance du métal de base. |
| Usinage | Bonne à l'état A ou H1150 ; finition après vieillissement, en tenant compte d'une contraction de ≈ 0,05 % (H900). |
Planifier un forgeage libre en 15-5PH – UNS S15500 (XM-12) : réduction, élancement et quantité de matière à fournir →Simuler le plan de découpe du lingot ou de la barre →
Métal d'apport pour le soudage
La composition du fil n'est généralement pas identique à celle du matériau : chaque page explique pourquoi.
Applications typiques
- Structures et ferrures d'aéronefs
- Arbres et tiges de vannes
- Composants de pompes et de compresseurs
- Engrenages et accouplements
- Pièces de grosse section exigeant de la ténacité transversale
- Outillages et moules pour plastiques
- Hydrojetting : pompes et composants haute pression (la haute résistance permet des parois plus minces, avec résistance à la corrosion)*
- Capteurs de force et cellules de pesage : élément élastique à haute résistance et résistant à la corrosion, à faible hystérésis et faible fluage*
Alternatives : 17-4PH lorsque la ténacité transversale n'est pas critique (plus disponible) ; 13-8Mo (XM-13) pour une ténacité et une résistance supérieures ; 431 ou F6NM lorsque 900 MPa suffisent et que l'on recherche un moindre coût.
Comparer les alliages selon le milieu corrosif, la concentration et la température →
15-5PH : guide complet
Qu'est-ce que l'inox 15-5PH
Le 15-5PH appartient à la famille des aciers inoxydables spéciaux, dans le groupe à durcissement par précipitation (PH). Il a été développé comme une évolution du 17-4PH : avec un peu moins de chrome et plus de nickel, et élaboré par refusion sous vide, il élimine les bandes de ferrite delta qui nuisent à la ténacité transversale du 17-4PH. La structure est de la martensite à bas carbone ; la résistance provient de très fins précipités de cuivre formés pendant le vieillissement.
Composition chimique
Chrome de 14 à 15,5 %, nickel de 3,5 à 5,5 %, cuivre de 2,5 à 4,5 % et niobium de 0,15 à 0,45 %, avec un carbone jusqu'à 0,07 %.
Traitement thermique
La mise en solution se fait à 1.040 °C avec refroidissement jusqu'à moins de 30 °C, ce qui achève la transformation en martensite ; le vieillissement va de 482 °C (H900) à 621 °C (H1150) pendant 1 à 4 heures, et le H1150M ajoute une étape préalable à 760 °C. Dustre réalise ces cycles dans ses propres fours, dans le cadre de son service de traitement thermique, avec un certificat de l'état livré.
Corrosion et limites d'emploi
La résistance à la corrosion est similaire à celle du 304 dans la plupart des milieux, avec un PREN de 14 à 16, et supérieure à celle des nuances martensitiques conventionnelles. Dans les états les plus durs (H900), l'acier est sensible à la corrosion sous contrainte et à la fragilisation par l'hydrogène ; pour les milieux corrosifs on utilise le H1025 ou au-delà, et pour l'H2S le H1150D avec une dureté jusqu'à 33 HRC. En température, l'emploi sous charge va jusqu'à environ 315 °C.
Applications
Trains d'atterrissage, ferrures et fixations d'aéronefs, arbres et tiges de vannes pétrolières et gazières, composants de pompes et de compresseurs, pièces d'équipements médicaux et alimentaires et composants à haute résistance exigeant de la ténacité en fortes épaisseurs.
Formes de fourniture et services Dustre
Barres rondes et blocs forgés en forgeage libre, coupés à la demande sur scie à ruban, avec usinage d'ébauche ou de finition, traitement thermique (trempe et revenu, recuit, mise en solution et vieillissement) dans nos propres fours, et essais de dureté, de traction et de résilience. Tout le matériau est livré avec certificat de contrôle 3,1 et traçabilité de coulée.
Questions fréquentes
Quelle est la composition chimique de 15-5PH ?
Selon ASTM A564 XM-12 : C ≤ 0,07; Mn ≤ 1,00; Si ≤ 1,00; P ≤ 0,040; S ≤ 0,030; Cr 14,0 – 15,5.
Quelles normes couvrent 15-5PH ?
Barre: ASTM A564 XM-12; AMS 5659. Pièce forgée: ASTM A705 XM-12; AMS 5659. Tôle forte: ASTM A693 XM-12; AMS 5862. Pièce moulée équivalente: ASTM A747 CB7Cu-2.
Jusqu'à quelle température 15-5PH peut-il être utilisé ?
Jusqu'à ≈ 315 °C ; une exposition prolongée au-delà provoque une fragilisation (vieillissement à 475 °C).
Quels matériaux peuvent remplacer 15-5PH ?
17-4PH lorsque la ténacité transversale n'est pas critique (plus disponible) ; 13-8Mo (XM-13) pour une ténacité et une résistance supérieures ; 431 ou F6NM lorsque 900 MPa suffisent et que l'on recherche un moindre coût.
Le 15-5PH est-il utilisé pour les capteurs de force ?
Oui. Le 15-5PH vieilli est utilisé pour l'élément élastique des capteurs de force et des cellules de pesage : sa haute résistance lui permet de travailler dans le domaine élastique avec une déformation suffisante pour les jauges, il résiste à la corrosion sans revêtement et il présente une faible hystérésis et un faible fluage*. Les fabricants de capteurs citent le 17-4PH et le 15-5PH comme matériaux de l'élément.
Où acheter 15-5PH au Brésil ?
Dustre fournit 15-5PH en barres, tôles, tubes, blocs et pièces forgées ou usinées, selon disponibilité, avec certificat de qualité. Siège à Osasco, SP (Brésil), filiales à Joinville (SC) et Baixo Guandu (ES), avec livraison dans tout le Brésil. Pour un devis, écrivez à Helena, notre assistante sur WhatsApp au +55 11 98649-0075, ou à [email protected].
