{"id":3304,"date":"2026-05-14T03:12:24","date_gmt":"2026-05-14T03:12:24","guid":{"rendered":"https:\/\/sprocket-chain.net\/?p=3304"},"modified":"2026-05-14T03:13:04","modified_gmt":"2026-05-14T03:13:04","slug":"cast-iron-vs-steel-sprockets","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sprocket-chain.net\/fr\/cast-iron-vs-steel-sprockets\/","title":{"rendered":"Pignons en fonte ou en acier\u00a0: arguments techniques en faveur de chacun \u2014 et quand le choix est important"},"content":{"rendered":"
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Fonte<\/div>\n
Co\u00fbt r\u00e9duit.
\nAuto-amortissant.
\nFragile.<\/div>\n

Fonte grise et fonte ductile. Classe AGMA I\/II. Id\u00e9ale pour les applications \u00e0 faible choc et \u00e0 grand volume o\u00f9 le co\u00fbt initial est le principal facteur d\u00e9terminant.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Acier au carbone et acier alli\u00e9<\/div>\n
Tremp\u00e9 en surface.
\nDuctile.
\nVie sup\u00e9rieure.<\/div>\n

1045, 4140, 8620. Duret\u00e9 superficielle HRC 55\u201360 sur la face de la dent. Requis pour les charges de choc, les entra\u00eenements \u00e0 cycles \u00e9lev\u00e9s et toute application o\u00f9 l'usure de la face de la dent d\u00e9termine la dur\u00e9e de vie.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Pignons en fonte ou en acier\u00a0: arguments techniques en faveur de chacun \u2014 et quand le choix est important<\/h1>\n<\/div>\n
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Une usine d'aliments pour animaux de la province du Chungcheong du Nord a fait l'acquisition de pignons en fonte pour la modernisation de son convoyeur en 2022. Ces pignons \u00e9taient 35% moins chers que leurs \u00e9quivalents en acier, le fournisseur avait confirm\u00e9 leur compatibilit\u00e9 avec la cha\u00eene #80 existante, et le responsable de la maintenance avait d\u00e9j\u00e0 utilis\u00e9 avec succ\u00e8s des pignons en fonte sur le m\u00eame type de convoyeur dans une installation pr\u00e9c\u00e9dente. Dix-huit mois plus tard, deux des douze pignons pr\u00e9sentaient des fractures de dents. Il ne s'agissait pas d'usure, mais bien de fractures. Les dents cass\u00e9es se situaient aux endroits o\u00f9 le convoyeur supportait le bras de chargement de l'\u00e9l\u00e9vateur \u00e0 godets, une position o\u00f9 la cha\u00eene subit une br\u00e8ve tension lors du remplissage de chaque godet \u00e0 la descente. Les dents en fonte s'\u00e9taient fractur\u00e9es progressivement, une dent \u00e0 chaque remplissage, jusqu'\u00e0 ce que plusieurs dents soient manquantes et que la cha\u00eene se d\u00e9sengage. Les pignons de remplacement \u00e9taient en acier au carbone 1045 c\u00e9ment\u00e9. Aucune fracture n'a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9e au cours des 30 mois de fonctionnement suivants. L'\u00e9conomie initiale r\u00e9alis\u00e9e gr\u00e2ce aux pignons en fonte du 35% a co\u00fbt\u00e9 environ huit fois sa valeur en frais de remplacement et d'immobilisation sur une p\u00e9riode de 18 mois.<\/p>\n

Les pignons en fonte constituent une sp\u00e9cification technique l\u00e9gitime pour les applications appropri\u00e9es. L'erreur ne r\u00e9side pas dans le choix de la fonte, mais dans son utilisation pour des applications soumises \u00e0 des chocs, conditions dans lesquelles la fragilit\u00e9 de la fonte transforme une l\u00e9g\u00e8re surcharge d'une dent en une rupture compl\u00e8te, contrairement \u00e0 la d\u00e9formation plastique qui se produirait dans l'acier.<\/p>\n

\"pignon<\/p>\n

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Les trois propri\u00e9t\u00e9s qui d\u00e9terminent le choix du mat\u00e9riau du pignon<\/h2>\n
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Duret\u00e9 de la face de la dent<\/div>\n
\u2192 r\u00e9git la vie de l'usure<\/div>\n<\/div>\n
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La duret\u00e9 de la face de la dent d\u00e9termine la vitesse d'usure du profil de la dent du pignon par le galet de la cha\u00eene. Une face de dent plus dure s'use moins vite sous une m\u00eame contrainte de contact du galet. La fonte brute de coul\u00e9e pr\u00e9sente une duret\u00e9 de face de dent de 160 \u00e0 220 HB (HRC ~0 \u00e0 18). L'acier c\u00e9ment\u00e9 atteint une duret\u00e9 de 55 \u00e0 60 HRC en surface (environ 595 \u00e0 746 HB). La diff\u00e9rence de duret\u00e9 est d'environ 4 \u00e0 5:1, et le taux d'usure est approximativement proportionnel au carr\u00e9 de ce rapport. Ainsi, dans une m\u00eame transmission, les dents en acier c\u00e9ment\u00e9 s'usent environ 16 \u00e0 25 fois moins vite que les dents en fonte.<\/p>\n

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fonte grise<\/div>\n
160\u2013220 HB<\/div>\n<\/div>\n
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Acier c\u00e9ment\u00e9<\/div>\n
HRC 55\u201360<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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R\u00e9sistance aux chocs<\/div>\n
\u2192 r\u00e9git la r\u00e9sistance aux chocs<\/div>\n<\/div>\n
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La fonte grise pr\u00e9sente une r\u00e9silience quasi nulle\u00a0: sa microstructure en lamelles de graphite cr\u00e9e des concentrations de contraintes internes qui se propagent sous forme de fissures lors d'un impact. Un seul impact sur une dent, sup\u00e9rieur au seuil de r\u00e9silience du mat\u00e9riau, provoque la rupture compl\u00e8te de la dent. L'acier au carbone (1045, 4140) poss\u00e8de une r\u00e9silience de 30 \u00e0 80\u00a0J (Charpy)\u00a0: sous la m\u00eame charge d'impact, il se d\u00e9forme plastiquement plut\u00f4t que de se rompre. Pour les applications soumises aux chocs, cette diff\u00e9rence est d\u00e9terminante\u00a0: le premier impact qui surcharge une dent en fonte la rompt\u00a0; la m\u00eame surcharge sur une dent en acier la d\u00e9forme l\u00e9g\u00e8rement, r\u00e9duisant la surface de contact tout en pr\u00e9servant sa fonction.<\/p>\n

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fonte grise<\/div>\n
~2\u20134 J<\/div>\n<\/div>\n
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acier 1045<\/div>\n
40\u201380 J<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Amortissement des vibrations<\/div>\n
\u2192 r\u00e9git le bruit<\/div>\n<\/div>\n
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La fonte grise pr\u00e9sente un amortissement des vibrations sup\u00e9rieur \u00e0 celui de l'acier. Sa microstructure en paillettes de graphite, bien qu'elle r\u00e9duise sa t\u00e9nacit\u00e9, g\u00e9n\u00e8re simultan\u00e9ment une friction interne qui dissipe l'\u00e9nergie vibratoire. Le coefficient d'amortissement de la fonte grise est environ 10 \u00e0 25 fois sup\u00e9rieur \u00e0 celui de l'acier au carbone. Dans les applications de transmission par cha\u00eene \u00e0 grande vitesse o\u00f9 le bruit d'engr\u00e8nement des rouleaux est un facteur important (par exemple, les entra\u00eenements de machines-outils, les convoyeurs d'instrumentation, les entra\u00eenements \u00e0 proximit\u00e9 d'\u00e9quipements de mesure de pr\u00e9cision), les pignons en fonte grise r\u00e9duisent sensiblement les vibrations transmises et le bruit acoustique par rapport \u00e0 leurs \u00e9quivalents en acier, \u00e0 vitesse de cha\u00eene \u00e9gale.<\/p>\n

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fonte grise<\/div>\n
Amortissement \u00e9lev\u00e9<\/div>\n<\/div>\n
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acier au carbone<\/div>\n
Faible amortissement<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
Paradoxalement\u00a0: la propri\u00e9t\u00e9 qui fait de la fonte un mauvais choix pour les applications d\u2019amortissement des chocs \u2014 sa microstructure en paillettes de graphite \u2014 est exactement la m\u00eame propri\u00e9t\u00e9 qui la rend meilleure que l\u2019acier pour l\u2019amortissement des vibrations.<\/strong> Les paillettes de graphite agissent \u00e0 la fois comme amorceurs de fissures sous l'effet des chocs et comme absorbeurs d'\u00e9nergie vibratoire en r\u00e9gime permanent. Un pignon en fonte grise, utilis\u00e9 dans une transmission par cha\u00eene \u00e0 grande vitesse, fluide et \u00e0 faibles vibrations, sera plus silencieux et transmettra moins de vibrations aux structures adjacentes qu'un pignon en acier. Ce m\u00eame pignon, utilis\u00e9 dans une application de convoyage avec des chocs occasionnels (chutes de mat\u00e9riaux, d\u00e9marrages de cha\u00eene inclin\u00e9s, blocages et d\u00e9blocages), verra ses dents se fracturer. Le choix du mat\u00e9riau pour les pignons ne se r\u00e9sume pas \u00e0 \u00ab l'acier est meilleur que la fonte \u00bb\u00a0; il est n\u00e9cessaire d'identifier la propri\u00e9t\u00e9 (r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, t\u00e9nacit\u00e9 ou amortissement) qui est d\u00e9terminante pour l'application sp\u00e9cifique.<\/div>\n

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Comparaison compl\u00e8te des mat\u00e9riaux\u00a0: Sp\u00e9cifications des mat\u00e9riaux de sept pignons<\/h2>\n
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Mat\u00e9riel<\/th>\nDuret\u00e9 des dents<\/th>\nR\u00e9sistance aux chocs<\/th>\nDur\u00e9e de vie de l'usure (relative)<\/th>\nusinabilit\u00e9<\/th>\nCo\u00fbt (relatif)<\/th>\nApplications principales<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Fonte grise (FC200)<\/td>\n160\u2013200 HB<\/td>\nTr\u00e8s bas<\/td>\n1\u00d7 (r\u00e9f\u00e9rence)<\/td>\nExcellent<\/td>\nPlus bas (1,0\u00d7)<\/td>\nConvoyeur l\u00e9ger, entra\u00eenements silencieux \u00e0 faible choc et \u00e0 grande vitesse<\/td>\n<\/tr>\n
Fonte ductile (FCD450)<\/td>\n180\u2013240 HB<\/td>\nMod\u00e9r\u00e9<\/td>\n1,4\u00d7<\/td>\nBien<\/td>\n1,2\u20131,4\u00d7<\/td>\nChoc mod\u00e9r\u00e9, agricole, industriel \u00e0 basse vitesse<\/td>\n<\/tr>\n
Acier au carbone C45 \/ 1045 (brut d'usinage)<\/td>\n200\u2013250 HB<\/td>\nHaut<\/td>\n1,5\u00d7<\/td>\nBien<\/td>\n1,3\u20131,6\u00d7<\/td>\nEntra\u00eenements industriels standard, \u00e0 al\u00e9sage lisse ou \u00e0 verrouillage conique<\/td>\n<\/tr>\n
1045 \/ C45 c\u00e9ment\u00e9<\/td>\nSurface HRC 55\u201360<\/td>\nHaut<\/td>\n5\u20138\u00d7<\/td>\nBon (avant durcissement)<\/td>\n1,8\u20132,5\u00d7<\/td>\nLa plupart des transmissions de puissance industrielles \u2014 sp\u00e9cifications standard<\/td>\n<\/tr>\n
Acier alli\u00e9 4140 \/ SCM440 (Q&T)<\/td>\n280\u2013340 HB \u00e0 travers<\/td>\nTr\u00e8s haut<\/td>\n3\u20135\u00d7<\/td>\nMod\u00e9r\u00e9<\/td>\n2,0\u20133,0\u00d7<\/td>\nConvoyeurs robustes \u00e0 chocs \u00e9lev\u00e9s, transfert par presse<\/td>\n<\/tr>\n
8620 c\u00e9ment\u00e9<\/td>\nSurface HRC 58\u201362<\/td>\nTr\u00e8s haut<\/td>\n7\u201312\u00d7<\/td>\nMod\u00e9r\u00e9<\/td>\n2,5\u20133,5\u00d7<\/td>\nTransmission automobile \u00e0 indexation de pr\u00e9cision et \u00e0 cycle \u00e9lev\u00e9<\/td>\n<\/tr>\n
acier inoxydable 304\/316L<\/td>\n170\u2013200 HB (apr\u00e8s usinage)<\/td>\nMod\u00e9r\u00e9<\/td>\n0,3\u20130,5\u00d7 (inf\u00e9rieur \u00e0 l'IC)<\/td>\nMod\u00e9r\u00e9<\/td>\n3\u20135\u00d7<\/td>\nTransformation alimentaire, produits chimiques, lavage \u2014 non r\u00e9sistant \u00e0 l'usure<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n

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C\u00e9mentation\u00a0: Pourquoi le profil de la dent doit \u00eatre durci apr\u00e8s l\u2019usinage et non avant.<\/h2>\n

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La c\u00e9mentation (ou trempe par induction) consiste \u00e0 cr\u00e9er une couche externe dure (la couche superficielle) sur la dent tout en conservant un noyau dur et peu dur en dessous. Cette combinaison \u2013 surface dure pour la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, noyau dur pour la r\u00e9sistance aux chocs \u2013 r\u00e9pond pr\u00e9cis\u00e9ment aux exigences du contact cha\u00eene-pignon\u00a0: la surface de la dent doit r\u00e9sister aux contraintes r\u00e9p\u00e9t\u00e9es dues au contact des rouleaux sans s'user, tandis que le pied de la dent doit supporter la contrainte de flexion due \u00e0 la traction de la cha\u00eene sans se rompre.<\/p>\n

La s\u00e9quence de fabrication critique pour la production d'un pignon est la suivante\u00a0: usinage du profil de dent aux dimensions finales, c\u00e9mentation, puis finition l\u00e9g\u00e8re uniquement si n\u00e9cessaire pour la pr\u00e9cision de l'al\u00e9sage. Il est impraticable de tremper un profil de dent non usin\u00e9 aux dimensions finales\u00a0; une trempe \u00e0 c\u0153ur avant l'usinage des dents r\u00e9duit consid\u00e9rablement la dur\u00e9e de vie des outils de coupe et engendre une g\u00e9om\u00e9trie de dent impr\u00e9cise. L'\u00e9tape de trempe doit donc imp\u00e9rativement suivre l'usinage du profil de dent.<\/p>\n

La profondeur de c\u00e9mentation des pignons est g\u00e9n\u00e9ralement sp\u00e9cifi\u00e9e entre 0,8 et 1,5 mm pour les cha\u00eenes #60 et #100. Une profondeur inf\u00e9rieure \u00e0 0,8 mm risque d'entra\u00eener une rupture de la c\u00e9mentation \u00e0 la base de la dent lorsque celle-ci se plie sous la traction de la cha\u00eene. Une profondeur sup\u00e9rieure \u00e0 1,5 mm risque de fragiliser toute la section transversale de la dent si elle d\u00e9passe 25 \u00e0 30 % de l'\u00e9paisseur totale de la dent (%). Pour les applications \u00e0 fortes charges, il est recommand\u00e9 de sp\u00e9cifier explicitement la profondeur de c\u00e9mentation dans le bon de commande, et non pas simplement \u00ab c\u00e9ment\u00e9 \u00bb.<\/p>\n

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Matrice de d\u00e9cision pour la s\u00e9lection des mat\u00e9riaux<\/h2>\n
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Sp\u00e9cifiez la fonte grise lorsque\u00a0:<\/div>\n