AcierPoints clés
- La résistance à la traction est la contrainte maximale qu’un matériau porte en étant tiré, juste avant de se rompre.
- On la trouve par un essai de traction : une éprouvette est tirée jusqu’à la rupture pendant qu’on enregistre force et allongement.
- Pour le fil d’acier, on l’écrit le plus souvent en N/mm², valeur identique à celle en MPa.
- Le travail à froid, dont le tréfilage en filières, augmente la résistance à la traction et diminue la ductilité.
- Le recuit annule ce travail à froid et rend le fil souple.
Que veut dire « à haute résistance » ?
La traction est une charge qui tire sur la longueur d’une pièce et cherche à l’allonger. Dans un fil tendu règne une contrainte égale à la force de traction divisée par l’aire de sa section. Augmentez assez la force : le fil s’allonge d’abord de façon permanente, puis casse.
Le fil à haute résistance est un fil choisi parce qu’il porte une forte contrainte de ce type avant de céder. Le terme est relatif. Aucune norme consultée ne fixe de valeur au-delà de laquelle un fil devient « à haute résistance », et le seuil qu’un acheteur a en tête dépend du travail. C’est pourquoi une demande sérieuse remplace l’expression par une plage en N/mm², vérifiée par rapport à une norme précise.
Résistance à la traction et limite d’élasticité
Deux valeurs décrivent le comportement d’un fil qu’on tire, et on les confond facilement.
| Caractéristique | Résistance à la traction | Limite d'élasticité |
|---|---|---|
| Ce qu'elle repère | La contrainte maximale avant rupture de l'éprouvette | La contrainte où commence la déformation permanente |
| En deçà | L'éprouvette tient encore | L'éprouvette reprend entièrement sa forme une fois déchargée |
| Pour un acier ductile | La plus élevée des deux valeurs | La plus basse des deux valeurs |
| Effet de l'écrouissage | Augmente | Augmente |
| Unité pour le fil | N/mm² ou MPa | N/mm² ou MPa |
Les concepteurs de structures ductiles partent plutôt de la limite d’élasticité, car une pièce qui a cédé est déjà déformée. La résistance à la traction est la valeur que les acheteurs voient le plus souvent sur une offre de fil. Toutes deux augmentent quand l’acier est écroui.
Comment mesure-t-on la résistance à la traction ?
La mesure est un essai de traction. On serre un échantillon de fil par les deux bouts dans une machine d’essai universelle et on le tire à vitesse contrôlée jusqu’à la rupture. La machine enregistre force et allongement tout du long. Divisée par la section initiale, la force transforme l’enregistrement en courbe contrainte-déformation, dont le point le plus haut est la résistance à la traction.
Le résultat étant une contrainte, la force est divisée par l’aire. Un gros fil demande une force bien plus grande pour rompre qu’un fil fin, et pourtant les deux peuvent afficher la même résistance en N/mm².
N/mm², MPa et psi
La contrainte est une force par unité d’aire. Dans le système international, c’est le pascal, un newton par mètre carré, et pour les métaux on préfère son multiple, le mégapascal. Un mégapascal vaut un million de newtons par mètre carré. Un mètre carré contient un million de millimètres carrés : un mégapascal équivaut donc aussi à un newton par millimètre carré.
En pratique, N/mm² et MPa donnent le même nombre : 1000 N/mm² se lit 1000 MPa. Nos pages produit emploient N/mm². Les documents américains utilisent souvent le psi, livre-force par pouce carré, ou le ksi, qui vaut mille psi. Pour comparer des offres, ramenez tout à une seule unité.
Comment le fil devient-il à haute résistance ?
Deux leviers fixent la résistance du fil d’acier : le degré de travail à froid subi et l’acier dont il est tiré.
Tréfilage à froid. Le fil s’obtient en tirant du fil machine dans une filière dont le trou est plus petit, le plus souvent dans une série de filières qui le réduisent chacune un peu. L’opération se fait sous le seuil de recristallisation de l’acier, en général à froid, sans chauffer le métal : c’est un travail à froid. Chaque passe déforme le métal de façon plastique. L’acier devient plus dur, plus résistant en traction, et sa limite d’élasticité monte : c’est l’écrouissage. La contrepartie est la ductilité : le fil se plie moins facilement qu’avant.
Nuance d’acier. Les références sur l’acier au carbone rangent l’acier à haute teneur en carbone avec les ressorts et les fils à haute résistance, et la plupart des aciers à ressorts sont des nuances à teneur moyenne ou élevée en carbone. Le compromis est le même qu’avec le travail à froid : la résistance s’obtient aux dépens de la ductilité, si bien que la nuance se choisit pour le travail, sans viser systématiquement le sommet. Le côté matière est dans le fil d’acier à haute teneur en carbone.
De fortes réductions peuvent rendre le fil trop dur pour être tréfilé plus loin ; on ajoute alors un recuit intermédiaire entre deux passes. Un recuit final annule complètement l’écrouissage. Cette étape sépare le fil d’attache souple du fil tréfilé résistant (voir fil tréfilé dur ou fil recuit) ; notre guide qu’est-ce que le fil tréfilé à froid suit la ligne de tréfilage pas à pas.
À quoi sert le fil à haute résistance ?
La résistance en traction est la qualité pour laquelle on recherche la plupart des fils : la liste est longue. Les références sur le tréfilage citent les ressorts, les trombones, les rayons de roue et des pièces de structure sollicitées en traction parmi les produits en fil tréfilé.
Les ressorts sont le cas le plus net. Les aciers à ressorts ont une très haute limite d’élasticité, qui permet à une pièce de plier ou de se tordre loin et de reprendre sa forme. Pour cet usage, lisez notre guide associé qu’est-ce que le fil à ressort et consultez notre page du fil d’acier pour ressorts pour la gamme que nous approvisionnons.
Notre fil tréfilé à froid se propose en diamètres de 0,8 à 6 mm, avec une résistance à la traction de 500 à 1000 N/mm², selon EN 10218-2. Il sert aux clous, agrafes, boulons, vis et autres éléments de fixation et à la petite quincaillerie. Tous les types de fil sont présentés sur la page du fil d’acier.
Comment préciser un fil à haute résistance dans une demande de devis ?
Une demande utile ne laisse pas deux offres qui se ressemblent mais se contrôlent différemment. Indiquez :
- Diamètre en millimètres. Si votre plan donne des numéros de jauge, convertissez-les avec le tableau des jauges de fil.
- Plage de résistance à la traction en N/mm², avec minimum et maximum. Une plage, et non le mot « haute », est ce que les fournisseurs peuvent contrôler.
- Norme, qui fixe la méthode d’essai et les tolérances.
- Surface, par exemple brillante ou revêtue (voir qu’est-ce que le fil brillant).
- Quantité, format de bobine et destination.
Pour le fil revêtu de zinc, voir résistance à la traction du fil galvanisé. Si vous achetez à l’étranger, notre page sur le fil tréfilé à froid de Turquie (Türkiye) explique la commande, et le guide du chargement des conteneurs de bobines de fil dit comment les bobines voyagent. Reinwent est une société d’approvisionnement, pas une usine. Demandez un devis et nous réunissons pour vous des offres de fabricants, ou écrivez à contact@reinwent.com.
