1020 vs 1045 : comparaison des aciers à bas carbone et à moyen carbone

L'écart de composition chimique

	SAE 1020	SAE 1045
Carbone	0.17–0.23%	0.43–0.50%
Résistance à l'état laminé	~350–450 MPa	classe ~600 MPa
Voie de durcissement	Cémentation uniquement	Trempe à cœur / trempe superficielle
Soudabilité	Excellente	Nécessite un préchauffage et des précautions

Ce que le 1020 fait bien

Le 1020 est un acier de soudage et de formage : bâtis de machines, supports, axes et arbres soumis à des charges modestes. Il ne peut pas être trempé à cœur — il n'y a pas assez de carbone — mais c'est un excellent acier de cémentation. Après cémentation et trempe, la couche atteint environ 58–62 HRC tandis que le cœur à bas carbone reste doux et tolérant aux chocs : la recette classique pour les axes, les bagues et les engrenages légers. Il se plie, s'emboutit profondément et se soude également sans procédure spéciale, ce qui explique sa domination dans la fabrication générale.

Ce que le 1045 fait bien

Le 1045 contient suffisamment de carbone pour tremper à cœur dans des sections modérées — de façon réaliste quelques dizaines de millimètres avec une trempe à l'huile ou à l'eau — et répond bien à la trempe par induction ou au chalumeau, donnant des couches d'environ 55–60 HRC sur un cœur normalisé ou trempé et revenu, tenace. Cette combinaison en fait l'acier par défaut pour les arbres, les essieux, les ébauches d'engrenages et la boulonnerie des machines de service moyen.

Le compromis de soudabilité

Le même carbone qui rend le 1045 trempable élève son équivalent carbone et son risque de fissuration. Le soudage du 1045 exige généralement un préchauffage (souvent dans la plage 150–250 °C selon l'épaisseur et le bridage), des produits consommables à bas hydrogène et parfois un traitement de détensionnement. Rien de tout cela ne s'applique au 1020, qui est couramment soudé sans aucun préchauffage.

Choisir

• Structures soudées, pièces formées, pièces d'usure cémentées → 1020.
• Arbres et pièces de machines nécessitant des surfaces d'usure trempées ou une résistance en état trempé et revenu → 1045.
• Sections épaisses nécessitant une dureté uniforme dans toute la section → ni l'un ni l'autre ; passez à un acier au chrome-molybdène tel que le 4140, où la trempabilité provient des éléments d'alliage plutôt que du carbone.

L'état de livraison représente la moitié de la spécification

Les deux nuances sont vendues laminées à chaud, normalisées, étirées à froid et (pour le 1045) trempées et revenues, et les propriétés varient davantage avec l'état de livraison qu'avec les petites différences de composition chimique entre aciéries. Le 1045 à l'état trempé et revenu atteint des résistances à la traction dans la région de ~700–850 MPa avec une ductilité et un comportement en fatigue bien meilleurs que la barre laminée brute de composition chimique identique — la raison pour laquelle les spécifications d'arbres désignent un état de livraison, et pas seulement une nuance. L'étirage à froid augmente la résistance et améliore la finition des deux aciers au prix d'une certaine ductilité, et constitue la forme de livraison standard pour les petites pièces tournées. Lorsque vous comparez des offres, comparez nuance + état de livraison + norme ensemble ; « 1045 » seul décrit une composition chimique, pas une performance.

Noms voisins à surveiller

Les spécifications arrivent souvent avec des nuances voisines : le 1018 et le 1022 se comportent essentiellement comme le 1020 (les différences portent sur le manganèse et de petits décalages de carbone), tandis que le C45 est l'équivalent EN du 1045 et que le 1045 lui-même recoupe la nuance GB 45. Ces substitutions sont normalement sûres pour l'ingénierie générale, mais la norme applicable doit tout de même être nommée sur la commande, car c'est dans les définitions de l'état de livraison et les exigences d'essais — et non dans la composition chimique — que les quasi-équivalents divergent discrètement.