4140 vs 4340 : comparaison des barres en acier allié

L'écart de chimie

Le 4140 (EN 1.7225 / 42CrMo4, JIS SCM440) est un acier au chrome-molybdène avec environ 0.40% C, 1% Cr et 0.2% Mo. Le 4340 (EN 1.6582 / 34CrNiMo6, JIS SNCM439) conserve la même base et ajoute 1.65–2.0% de nickel, avec un molybdène légèrement supérieur.

Ce qu'apporte le nickel

• Ténacité : le nickel abaisse la température de transition ductile-fragile et augmente les valeurs de résilience Charpy, en particulier dans les fortes sections et aux températures de service négatives.
• Trempabilité : le 4340 trempe à cœur dans des sections de référence bien plus importantes — là où un arbre en 4140 ne durcirait qu'en surface aux gros diamètres, le 4340 peut atteindre la dureté et la résistance visées jusqu'à cœur.
• Fatigue : à résistance à la traction égale, le 4340 présente généralement une meilleure tenue en fatigue et une meilleure ténacité à la rupture, ce qui explique sa présence dans les trains d'atterrissage, les boulons à haute résistance et les pièces tournantes critiques.

Les plages typiques de résistance après trempe et revenu se recouvrent (environ 850–1200 MPa selon le revenu et la section), de sorte que le choix porte rarement sur la résistance nominale — il porte sur la ténacité à cette résistance.

Coût et disponibilité

Le 4340 coûte généralement sensiblement plus cher au kilo — souvent 30–60% de plus que le 4140 selon le marché et la forme — et les stockistes proposent moins de dimensions. L'usinage et le soudage sont comparables ; tous deux nécessitent un préchauffage et des procédures contrôlées lors du soudage.

Règle de décision

Par défaut, choisissez le 4140 pour les arbres, les engrenages, les tiges hydrauliques, les boulons et les machines générales : il couvre la plupart des usages d'ingénierie au meilleur prix. Passez au 4340 lorsque la conception est critique vis-à-vis de la rupture, que la section est importante, que le service est froid, ou qu'une spécification (aéronautique, défense, sport automobile haut de gamme) le nomme. Payer pour du nickel là où les charges sont bénignes n'apporte rien de mesurable.

Travailler avec les deux nuances

Tous deux sont fournis recuits, normalisés ou pré-trempés (trempés et revenus), et tous deux répondent à la même pratique de durcissement — trempe à l'huile ou aux polymères depuis environ 830–870 °C, revenue à la résistance requise. Le 4340 exige un peu plus de soin : sa trempabilité supérieure le rend plus sensible à la sévérité de trempe dans les sections minces et plus sujet à la fissuration de trempe autour des changements brusques de section, et le contrôle de la décarburation est important car son avantage en fatigue est perdu avec une peau adoucie. La trempe par induction et au chalumeau conviennent bien au 4140 ; le 4340 est plus souvent utilisé trempé à cœur ou nitruré. Sur le certificat, comparez les valeurs de résilience à la température d'essai requise plutôt que les seuls résultats de traction à température ambiante — c'est là que les deux nuances se distinguent réellement, et une coulée de 4140 qui satisfait juste sa spécification de traction n'égalera pas la ténacité d'une coulée de 4340 dans une pièce de grande taille, froide et soumise aux chocs.

Une remarque sur les équivalents

Le couple EN reflète celui de l'AISI : le 42CrMo4 (1.7225) est l'équivalent proche du 4140, le 34CrNiMo6 (1.6582) celui du 4340, et les JIS SCM440 / SNCM439 suivent le même schéma. La substitution entre systèmes est courante pour cette famille, sous réserve des contrôles de certificat décrits ci-dessus.