Équivalent carbone pour l’acier, l’acier faiblement allié, l’acier C-Mn et la fonte

Qu’est-ce que l’équivalent carbone en soudage ?

Le   concept Carbon Equivalent ou CE est utilisé sur les matériaux ferreux, principalement l’acier (acier au carbone, acier faiblement allié, acier C-Mn) et la fonte, pour déterminer différentes propriétés de l’alliage lorsque plus que du carbone est utilisé comme élément d’alliage. 

En soudage, la teneur en carbone équivalent (CE) permet de définir la soudabilité de l’acier et de savoir comment les différents éléments d’alliage influencent la dureté de l’acier à souder. Ceci est alors directement lié au craquage à froid induit par l’ hydrogène ou au craquage à froid, qui est le défaut de soudure le plus courant pour l’acier, il est donc le plus souvent utilisé pour déterminer la soudabilité. Des concentrations plus élevées de carbone et d’autres éléments d’alliage tels que le manganèse, le chrome, le silicium, le molybdène, le vanadium, le cuivre et le nickel ont tendance à augmenter la dureté et à diminuer la soudabilité. Chacun de ces éléments a tendance à influencer la dureté et la soudabilité de l’acier à différentes amplitudes, cependant, une méthode de comparaison est nécessaire pour juger de la différence de dureté entre deux alliages constitués d’éléments d’alliage différents.

Il existe deux formules couramment utilisées pour calculer la teneur en carbone équivalent. L’une provient de l’American Welding Society (AWS) et est recommandée pour les aciers de construction et l’autre est la formule basée sur l’International Institute of Welding (IIW).

L’AWS indique que pour une teneur en carbone équivalente supérieure à 0,40 %, il existe un potentiel de fissuration dans la zone affectée par la  chaleur (ZAT) sur les bords oxycoupés et les soudures. Cependant, les normes d’ingénierie structurelle utilisent rarement le CE, mais limitent plutôt le pourcentage maximum de certains éléments d’alliage. Cette pratique a commencé avant que le concept CE n’existe et continue donc d’être utilisée. Cela a conduit à des problèmes car certains aciers à haute résistance sont maintenant utilisés qui ont un CE supérieur à 0,50 % qui ont des ruptures fragiles.

Formule CE

Formule Pcm pour l’équivalent carbone

La Japanese Welding Engineering Society a adopté le paramètre critique du métal (Pcm) pour la fissuration des soudures, connu sous le nom de formule Pcm.

Formule Pcm

Formule CET pour l’équivalent carbone

La formule CET est basée sur des éléments similaires à la  formule CE IIW à l’exception du vanadium, bien que le carbone soit considéré comme ayant plus d’importance que les autres éléments.

formule TEC

Relation entre l’équivalent carbone et la soudabilité de l’acier

L’équivalent carbone affecte directement la soudabilité des matériaux. Au fur et à mesure que les valeurs CE augmentent, la soudabilité des matériaux diminue. Les matériaux à faible teneur en carbone offrent une excellente soudabilité avec un minimum de précautions. Ces précautions telles que le préchauffage supplémentaire, l’utilisation d’électrodes à faible teneur en hydrogène, le post-chauffage, etc. augmentent à mesure que la valeur de CE augmente.

Le tableau ci-dessous montre la relation entre la valeur CE et la soudabilité du matériau.

Relation entre l'équivalent carbone et la soudabilité de l'acier

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