S1.3.1 · Identifier un matériau à l’atelier

Pourquoi c’est un réflexe de maintenance

Avant de frapper, de serrer ou de chauffer une pièce, il faut savoir de quoi elle est faite. Le même geste qui est sans risque sur de l’acier casse une pièce en fonte ou déforme un flasque en aluminium. Identifier le matériau, c’est choisir la bonne méthode de démontage.

Les essais qui ne touchent pas à la pièce

Essai	Matériel	Ce qu’on fait	Ce que ça distingue
Marquage de la matière	les yeux	Chercher une désignation moulée ou gravée (nervure, plaque, boîte à bornes)	EN-GJL, FGL : fonte · S235, C45, XC48 : acier · EN AC-…, AlSi, AG3 : aluminium · CuZn, CuSn : laiton ou bronze · PA66, PP, ABS, POM : plastique
Formes et arrondis	les yeux, la main	Regarder les angles, les plans de joint, les épaisseurs (voir plus bas)	Gros arrondis et surface granuleuse : pièce moulée (fonte, aluminium) · arrondis réguliers et légère bavure sur le pourtour : estampée ou forgée (acier, laiton) · arêtes vives et traces d’outil : usinée dans la masse · pli et épaisseur constante : tôle d’acier
Aspect et couleur	les yeux	Observer une surface non peinte	Fonte : gris sombre, moulage rugueux · acier : gris brillant usiné · acier trempé : rectifié lisse comme un miroir · aluminium : gris clair mat · laiton : jaune
Aimant	un aimant	Approcher l’aimant d’une surface propre	Fonte et acier collent · aluminium, laiton, inox austénitique et plastique ne collent pas
Soupeser	la main	Prendre la pièce, la comparer à une pièce d’acier de même taille (une clé, un boulon)	Très légère : plastique · nettement plus légère que l’acier : aluminium · lourde comme l’acier : fonte, acier, laiton
Son au choc	jet en aluminium	Suspendre la pièce, petit coup sec	Fonte : son mat et court (elle amortit) · acier et laiton : son clair qui résonne
Traces de corrosion	les yeux	Regarder une zone nue restée à l’humidité	Rouille orange : acier, fonte · poudre blanche : aluminium · dépôt vert : laiton · rien : plastique, inox
Continuité à l’ohmmètre	ohmmètre	Gratter la peinture en deux points, pointes de touche	Quelques ohms : tous les métaux · résistance infinie : plastique

Lire la forme d’une pièce : moulée, estampée ou usinée

Le savoir S4.9.2 · Comment on fabrique une pièce l’explique avec une animation pour chaque procédé.

La façon dont la pièce a été fabriquée se lit sur sa forme, et elle donne déjà le matériau :

Pièce moulée (on coule le métal liquide dans un moule) : angles arrondis (les congés), parois en pente (la dépouille), un trait en relief là où les deux moitiés du moule se rejoignent (le plan de joint), surface granuleuse. C’est le cas de la fonte et de l’aluminium moulé : carcasses et flasques de moteur.
Pièce estampée ou forgée (on écrase le métal chaud entre deux outils) : arrondis réguliers, petite bavure sur le pourtour, grain serré. C’est l’acier (arbres, leviers) ou le laiton (raccords).
Pièce usinée dans la masse : arêtes vives, traces d’outil visibles (stries de tournage ou de fraisage). Tous les métaux, mais surtout l’acier : portées d’arbre, bagues.
Pièce injectée : surface lisse et brillante, point d’injection rond au dos. C’est le plastique.

Les essais qui marquent la pièce

À faire uniquement sur une zone cachée ou sur une chute, et pour la meule, seulement avec le professeur.

Essai	Matériel	Ce qu’on fait	Ce que ça distingue
Trait de lime	lime douce	Deux ou trois coups sur une zone non fonctionnelle	Fonte : poussière noire · acier : copeau long en spirale · acier trempé : la lime glisse sans mordre · aluminium : copeau gras qui encrasse la lime · laiton : petits copeaux cassants
Rayure à la pointe à tracer	pointe à tracer	Rayer en appuyant normalement	Trace large et profonde : aluminium, laiton, plastique · la pointe glisse : acier, fonte
Copeau au perçage	perceuse	Percer un trou d’essai à vitesse modérée	Poussière noire : fonte · copeau long en spirale : acier · copeau gras qui colle au foret : aluminium · copeaux courts cassants : laiton · la matière fond : plastique · le foret glisse et brûle : acier trempé
Étincelles à la meule	touret à meuler	Lunettes, écran, pièce tenue fermement	Fonte : gerbes courtes rouge sombre très ramifiées · acier : gerbes longues jaunes · acier trempé à haut carbone : gerbes couvertes de très nombreuses étoiles fines · aluminium et laiton : aucune étincelle

Un seul essai ne suffit presque jamais : on croise les résultats jusqu’à ce qu’il ne reste qu’une possibilité. On commence toujours par ceux qui ne touchent pas à la pièce — le marquage, quand il est lisible, répond parfois tout seul.

Le cas des pièces trempées

Les bagues et les billes de roulement sont en 100Cr6 (acier à 1 % de carbone et 1,5 % de chrome), trempé à cœur vers 60 HRC, soit plus de 700 HB. C'est de l'acier : il colle à l'aimant, il pèse 7,8 g/cm³, il rouille. Ce qui le trahit, c'est sa dureté :

la lime glisse sans mordre — c'est l'essai à la lime, le contrôle de dureté du mécanicien depuis toujours ;
le foret n'entame pas la matière, il glisse et brûle ;
la surface est rectifiée, lisse comme un miroir ;
à la meule, la gerbe est couverte de très nombreuses étoiles fines (beaucoup de carbone).

Et ce que ça impose : trempé veut dire dur mais fragile. Une bague frappée au burin peut éclater — lunettes obligatoires, et l'effort passe par l'extracteur ou la presse. Une chauffe au-delà de 120 °C fait un revenu : la dureté chute et le roulement est mort, même s'il paraît neuf.

Ce que le matériau impose

Fonte : dure mais fragile, elle casse net. Jamais de coup sec direct, massette sans rebond et jet en aluminium, effort réparti sur tout le pourtour.
Aluminium : tendre, il se marque et ses filetages s’arrachent. Serrage au couple, pas de levier sur un plan de joint. Il se dilate beaucoup : une chauffe douce aide au démontage.
Acier : tenace, mais il mate : protéger les portées et les bouts d’arbre, huiler contre la rouille.
Acier trempé (100Cr6) : très dur et fragile. Aucune frappe directe, lunettes, extracteur ou presse, et jamais plus de 120 °C.
Laiton et bronze : tendres et chers, clés à la bonne taille, pas de surserrage sur les bornes.
Plastique technique : fragile à froid, aucune chauffe, démontage dans l’axe.

Lire la désignation normalisée

Le matériau est écrit sur le plan, dans le cartouche. Sa désignation n’est pas un nom : c’est un code qui se lit morceau par morceau. Il en existe de plusieurs sortes, selon ce qu’elle veut dire.

Les aciers

Désignation	Comment la lire	Exemple
S + nombre	Acier de construction. Le nombre est la limite d’élasticité minimale en MPa	S235JR : 235 MPa ; JR = résilience (résistance au choc) à +20 °C
C + nombre	Acier non allié qui se traite thermiquement. Le nombre est le carbone × 100	C45 : 0,45 % de carbone
Nombre + éléments + nombres	Acier allié. Le premier nombre est le carbone × 100, les lettres sont les éléments, les nombres suivants leurs teneurs (divisées par un facteur)	42CrMo4 : 0,42 % C, du chrome, du molybdène
100Cr6	Acier à roulements : 1 % de carbone, 1,5 % de chrome	Bagues et billes de roulement
X + nombre + éléments	Acier fortement allié (plus de 5 % d’un élément) : les inox	X5CrNi18-10 : 0,05 % C, 18 % chrome, 10 % nickel

Fonte ou acier ? Une question de carbone. Au-dessous de 2 % de carbone, c’est de l’acier : on peut le forger, le souder. Au-dessus, c’est de la fonte : elle coule bien dans le moule mais casse net. Le fer de la tour Eiffel (1889, environ 7 300 tonnes) n’est ni l’un ni l’autre : c’est du fer puddlé, presque sans carbone. L’acier à bon marché n’existait pas encore en quantité : il vient du convertisseur de Bessemer (1856).

Les fontes

Désignation	Comment la lire	Exemple
EN-GJL- + nombre	Fonte à graphite lamellaire (la fonte grise). Le nombre est la résistance à la traction minimale en MPa	EN-GJL-200 : carters, bâtis
EN-GJS- + nombre	Fonte à graphite sphéroïdal (plus tenace) : résistance, puis allongement en %	EN-GJS-400-15 : 400 MPa, 15 %

L’aluminium

Désignation	Comment la lire	Exemple
EN AW- + 4 chiffres	Aluminium corroyé (« Wrought » : filé, laminé, forgé) ; le premier chiffre donne la famille d’alliage	EN AW-6060 : profilés (série 6000 : Mg et Si)
EN AC- + formule	Aluminium moulé (« Casting ») ; la formule donne les éléments	EN AC-AlSi9Cu3 : carters de moteur (9 % de silicium, 3 % de cuivre)

Le cuivre et le laiton

CuZn39Pb3 : base cuivre, 39 % de zinc (c’est ce qui fait un laiton), 3 % de plomb (les copeaux se cassent, la pièce s’usine bien). Un bronze, lui, contient de l’étain : CuSn8 = 8 % d’étain.

Les anciennes désignations (sur les vieux plans)

Les plans anciens portent les désignations AFNOR d’avant 1992. On les rencontre encore :

Ancienne	Se lit	Équivalent actuel
E24	Acier de construction (E = « effort », 24 daN/mm²)	S235
XC48	Acier non allié, 0,48 % de carbone	C45 à C50
FGL 200	Fonte à graphite lamellaire, 200 MPa	EN-GJL-200
Z2CN18-10	Inox à 0,02 % de carbone, 18 % de chrome, 10 % de nickel	X2CrNi18-9 (304L)
AG3	Aluminium à 3 % de magnésium	EN AW-5754

Identifier un matériau à l’atelier