Les aciers trempants marquent une percée technologique dans le domaine des traitements thermiques. Ils utilisent le bore comme agent de trempe.
Le traitement en poche pratiqué sur ces aciers, combiné avec le contrôle du traitement thermomécanique du train à bandes, conduit à des microstructures très fines, qui leur confèrent une remarquable capacité de durcissement. Ces caractéristiques se traduisent par un excellent comportement sous charge de la pièce finie après traitement thermique.

La dureté élevée obtenue après traitement thermique permet leur utilisation pour des applications qui requièrent une très bonne résistance à l'usure par abrasion.
Ces aciers rendent possible l'allègement significatif des pièces de structure ou de parties mobiles (jusqu'à 50% supérieur à celui obtenu avec les aciers à haute limite d'élasticité).
L'intérêt particulier des aciers trempants au bore est leur aptitude à la trempe à l'eau, qui rend leur traitement plus favorable à l'environnement (effluents) que celui des aciers à haut carbone usuels.
Leur aptitude à la trempe est exceptionnelle quel que soit le milieu (gazeux ou liquide).

ArcelorMittal propose deux qualités d'aciers trempants au bore : les qualités 22MnB5 AM FCE et 30MnB5 AM FCE.
Le choix sera dicté par :

• la dureté de la pièce finie attendue ;
• la sévérité de sa mise en forme.

Le formage des qualités 22MnB5 AM FCE et 30MnB5 AM FCE peut être réalisé à chaud ou à froid.

Les aciers trempants au bore sont utilisés pour les applications exigeant de très bonnes caractéristiques de résistance à l'usure. Parmi les principales, nous citerons : les machines agricoles (disques, socs de charrues), les engins de travaux publics et ceux destinés à l'industrie minière, les pièces coupantes, etc.

Courbe Jominy
Les courbes Jominy des qualités 22MnB5 AM FCE et 30MnB5 AM FCE sont présentées ci-dessous.
La courbe Jominy donne l'évolution de la dureté en fonction de la distance à la surface trempée.

Caractérisation TRC du 22MnB5 AM FCE
La température d'austénitisation préconisée est de 880°C.
La température de début de trempe (pour une vitesse de refroidissement maximale) est de 750°C.
La température [Ac3] est de 860°C pour une vitesse de chauffe de 5°C/s. La température Ac₁ est de 750°C et la température M_s (Martensitic Start), de 400°C.

Si on pratique une austénitisation de 5 minutes à 850°C, suivie d'une trempe à l'eau (sur une éprouvette de traction), la structure obtenue est totalement martensitique.
Pour le même essai réalisé à 840°C, on observe la présence d'îlots de ferrite résiduelle régulièrement répartis.

Caractérisation TRC du 30MnB5 AM FCE
La température d'austénitisation préconisée est de 830°C à 850°C.
La température de début de trempe (pour une vitesse de refroidissement maximale) est de 730°C.

Les diagrammes TRC sont disponibles sur demande.

Les caractéristiques mécaniques typiques dans le sens de laminage avant et après trempe sont données dans le tableau ci-dessous pour un acier de 6 mm d'épaisseur :

*en sens travers

Seul l'aspect de surface de type A non visible est disponible pour les qualités 22MnB5 AM FCE, 30MnB5 AM FCE et 30MnB5-620 AM FCE.

La résistance à la fatigue est déterminée après traitement thermique et trempe.
Le 22MnB5 AM FCE d'épaisseur 2,65 mm a été testé en fatigue selon une sollicitation cyclique de rapport de charge de Rs = 0,1 et ce, après différents traitements thermiques et pour une austénitisation réalisée à 950°C pendant 5 minutes.

Echantillon chauffé 5 minutes à 950°C  puis :	Limite d'endurance sD (MPa)	Etendue (sigma) (MPa)	Contrainte maximale sD (MPa)
Trempé à l'eau	253	6	562
Trempé à l'huile	260	5	578
Trempé à l'eau + traitement thermique à 200°C pendant 20 minutes	293	26	651

sD = (smax - smin)/2

Remarque :

La résistance à la fatigue des aciers trempants au bore d'ArcelorMittal est de 40 à 60% supérieure à celle d'une qualité S355MC AM FCE micro-alliée ; elle peut être réduite de plus de 30% si une décarburation totale est réalisée.