Acier pour engrenages : une nécessité fondamentale dans la fabrication d'équipements

I. « La pierre angulaire de la transmission » – Acier pour engrenages

1. Définition
L'acier pour engrenages est un terme général désignant les aciers utilisables dans la fabrication des engrenages. Après traitement thermique selon les exigences d'utilisation, ce type d'acier possède généralement une bonne résistance, dureté et ténacité, ou présente une usure superficielle résistante avec un noyau tenace et résistant aux chocs.

2. Classification
Sur la base de la teneur en carbone et en éléments d'alliage, l'acier pour engrenages peut être classé en acier à faible teneur en carbone tel que l'acier de grade 20, acier faiblement allié tel que 20Cr et 20CrMnTi, acier à teneur moyenne en carbone tel que les aciers de grade 35 et 45, et acier moyennement allié tel que 40Cr, 42CrMo et 35CrMo.

Selon les séries d'alliages, l'acier pour engrenages peut être classé en série Cr-Mn-Ti, série Cr, série Mn-Cr, série Cr-Mo, série Cr-Mn-B et série Cr-Ni-Mo.

Chine : Les nuances d'acier pour engrenages traditionnelles suivent les anciennes normes soviétiques, les plus couramment utilisées étant la série Mn et la série Mn-Cr. Les nuances les plus représentatives sont le 20CrMnTi et le 20CrMo. Les normes nationales GB/T 3077-2015, GB/T 5216-2014, GB/T 33160-2016, et la norme de l'association des engrenages CGMA 001-2012 « Conditions techniques pour l'acier d'engrenage de véhicule » spécifient les exigences techniques pour l'acier d'engrenage, parmi lesquelles la GB/T 33160 traite principalement de l'acier pour engrenages destiné à la production d'énergie éolienne.

Japon : L'acier pour engrenages est subdivisé selon les applications pratiques, comprenant principalement la série Cr, la série Cr-Mo et la série Ni-Cr-Mo. Par exemple, la série Cr (comme le SCr415) est surtout utilisée dans les engrenages de transmission des petits véhicules ; la série Cr-Mo (comme le SCM420) est appliquée dans les pignons d'attaque et de renvoi des petits essieux arrière d'automobiles (parmi lesquels le SCM822, à plus forte teneur en Mo, est utilisé pour les pignons d'attaque et de renvoi des véhicules de taille moyenne) ; la série Ni-Cr-Mo (comme le SNCM415) est utilisée dans les véhicules lourds nécessitant une haute trempabilité et une ténacité du noyau. La norme japonaise JIS G4052 spécifie les principales exigences techniques pour l'acier d'engrenage.

États-Unis : Pour les transmissions des petits véhicules, l'acier au Mo 4023 est principalement utilisé. Pour les engrenages de transmission des véhicules de taille moyenne et les pignons d'attaque et de renvoi des essieux arrière, des aciers à plus faible teneur en Ni, tels que le 8260 et le 8720, sont principalement employés. Pour les véhicules lourds, des aciers à plus forte teneur en Ni, comme le 4320, et ceux à plus haute teneur en Mo, comme le 8822, sont surtout utilisés, certains véhicules lourds employant l'acier au bore 94B17. Les normes américaines SAE J1268 et ASTM A304 spécifient les principales exigences techniques pour l'acier d'engrenage. Allemagne : Comprend principalement la série Mn-Cr, la série Cr-Mo, la série ZF (série Mn-Cr avec ajout de B), la série Cr-Ni-Mo, etc., comme le 17CrNiMo6. Les principales exigences techniques pour l'acier d'engrenage sont spécifiées dans les normes allemandes DIN EN 10084 et DIN 17210.

3. Processus de production
Il existe essentiellement deux types de procédés de production pour l’acier à engrenages en Chine :
(1) Four électrique (ou convertisseur) + Affinage LF (ou VAD ou RH) → Coulée en lingotière → Laminage (ou forgeage) primaire en blooms/billettes → Finition par laminoir train ouvert ou semi-continu → Finition → Contrôle et stockage ;
(2) Four à arc ultra-haute puissance (ou four à arc à effraction eccentric bottom tapping EBT) + Affinage LF/VD → Coulée continue de billettes carrées en acier allié → Finition par laminoir (semi-)continu → Finition → Contrôle et stockage.

II. Croissance stable de la production et amélioration de la qualité, avec une accélération de la concentration
La production d’acier à engrenages affiche une croissance stable depuis de nombreuses années. Selon les statistiques de l’Association chinoise des entreprises productrices d’aciers spéciaux, la production d’acier brut d’acier à engrenages des entreprises membres clés a atteint 5,02 millions de tonnes en 2024, en hausse de 39,1 % par rapport à 2021. Face à une concurrence accrue sur le marché des aciers à faible valeur ajoutée, les entreprises leaders accélèrent leur transition vers des créneaux « spécialisés, raffinés, distinctifs et innovants ». Grâce à l’optimisation des coûts sur l’ensemble de la chaîne, la modernisation des lignes de production intelligentes et une intégration approfondie avec la demande finale, elles réalisent des gains d’efficacité et une amélioration continue de la qualité du développement du secteur. Compte tenu du rythme actuel de mise en service des capacités et des prévisions de demande, la production d’acier brut d’acier à engrenages des entreprises membres clés devrait atteindre 5,6 millions de tonnes en 2025, soit une progression de 11,6 % sur un an.

La concentration parmi les producteurs d’acier à engrenages est actuellement élevée. CITIC Pacific, Baowu Group, Shagang Group, Valin Group et HBIS Group détiennent ensemble plus de 50 % de parts de marché. Outre ceux-ci, on compte également Ansteel Group et Jianlong Group, entre autres. Les entreprises leaders, forts de leurs atouts en R&D, maîtrise des coûts et stabilité de leur clientèle, étendent leur échelle via fusions-acquisitions, remplacement de capacités, etc. Parallèlement, les petites et moyennes entreprises, confrontées aux pressions environnementales, barrières technologiques et fluctuations des prix des matières premières, voient leur marge de manœuvre se réduire, conduisant à des reconversions ou sorties de marché. La tendance « au renforcement des plus forts » devient ainsi de plus en plus marquée. III. Demande automobile stable et effets significatifs de clusters industriels
L'acier pour engrenages est la matière première centrale de la production d'engrenages. Les engrenages, composants de base clés indispensables dans l'industrie mécanique, servent de supports de transmission principaux pour la grande majorité des équipements mécaniques complets. Les scénarios d'application de l'acier pour engrenages sont vastes. Corrélativement, l'industrie chinoise des engrenages se compose principalement de trois grands segments : les engrenages pour véhicules, les engrenages industriels et les équipements spécialisés à engrenages. Parmi ceux-ci, les engrenages pour véhicules représentent 62 % de part de marché ; les engrenages industriels, comprenant les engrenages généralistes et spécialisés, détiennent respectivement 18 % et 12 % de parts de marché ; les équipements à engrenages comptent pour 8 %.

Du point de vue de la structure de la demande des utilisateurs finaux, l'industrie automobile est le secteur de consommation central, représentant plus de 50 % et constituant le principal moteur stimulant la croissance de la production d'acier pour engrenages ; suivie par l'industrie mécanique, avec une part proche de 30 % ; le reste de la demande est réparti entre des secteurs tels que l'électroménager, la médecine et le transport ferroviaire.

Sur le plan régional, les clusters industriels nationaux d'engrenages présentent des effets significatifs. Sous l'influence de contraintes telles que les coûts de transport, les cycles d'approvisionnement et les niveaux de coordination de production, les acteurs chinois de l'industrie des engrenages se concentrent et se standardisent de plus en plus régionalement. Actuellement, le plus grand cluster industriel d'engrenages en Chine se situe dans l'est du pays, représentant plus de 50 % du marché national des engrenages en termes de production et de ventes. Viennent ensuite les concentrations dans les régions de Beijing-Tianjin-Hebei, du nord-est de la Chine, et du Sichuan et Chongqing. Parmi celles-ci, les produits d'engrenages de boîtes de vitesses manuelles moyenne et grande taille pour automobiles sont principalement situés à Changchun et Chongqing, tandis que les engrenages spécialisés, généralistes et lourds sont principalement répartis dans le Hebei, le Zhejiang, le Jiangsu et d'autres régions.

IV. Double moteur de l'offre et de la demande : l'acier pour engrenages entre dans une nouvelle phase de croissance simultanée en volume et en qualité
Côté offre, dans un contexte de forte involution de l'industrie sidérurgique, l'ensemble du secteur est contraint d'accélérer l'itération technologique et les percées de procédés, orientant les produits en acier pour engrenages vers le haut de gamme et des performances extrêmes. Couplé à la mise en œuvre continue des contrôles environnementaux et des politiques de double régulation de la consommation et de l'intensité énergétiques, les petites et moyennes entreprises quittent progressivement le marché ou se reconvertissent, accélérant encore la consolidation industrielle et mettant en avant les avantages de capacité et technologiques des entreprises de premier plan. Côté demande, l'industrie automobile reste le pilier central de la consommation d'acier pour engrenages, la pénétration rapide des véhicules électrifiés compensant efficacement le déclin de la demande pour les véhicules à moteur thermique. Le secteur des machines de chantier, soutenu par le double moteur du rattrapage des infrastructures nationales et des exportations à l'étranger, stimule une croissance stable de la demande d'acier pour engrenages via des modèles clés tels que les excavatrices, les grues et les chargeuses. Parallèlement, des domaines manufacturiers émergents comme les robots industriels et les machines-outils de précision connaissent une ascension rapide, devenant de nouveaux points de croissance pour la demande d'acier pour engrenages. En résumé, l'industrie de l'acier pour engrenages entre dans une nouvelle phase de « croissance simultanée en volume et en qualité », le développement haut de gamme, sur mesure et vert étant les orientations centrales tout au long de l'évolution de l'industrie.