Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Robert LÉVÊQUE : Ingénieur civil des Mines - Président d’honneur du Cercle d’études des métaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
Compte tenu de leur composition chimique, avec des teneurs en carbone et en éléments d’alliage importantes, les aciers à outils sont essentiellement élaborés par la filière électrique avec la voie lingot.
La coulée continue ne se pratique en effet que pour certaines catégories d’aciers qui se rapprochent des aciers de construction mécanique (aciers au manganèse silicium, aciers à roulement 102Cr6). Des essais de coulée continue d’aciers rapides et d’aciers à outils alliés ont été réalisés respectivement dans les années 1960 et 1980, mais ils ont été abandonnés pour des problèmes de coût et de fiabilité industrielle malgré quelques succès techniques (par exemple des fraises en acier rapide où la partie centrale était éliminée par usinage).
L’influence néfaste des éléments résiduels sur les propriétés d’usage des aciers à outils a entraîné l’utilisation de plus en plus forte de procédés spéciaux d’élaboration comme la refusion sous vide ou sous laitier. C’est également dans cette classe de matériaux, notamment les aciers rapides, que la métallurgie des poudres préalliées a été introduite dès le début des années 1970, avec le développement conjoint de moyens de compaction isostatique à chaud et d’extrusion.
Les techniques associées de forgeage multidirectionnel et de recuit à haute température ont permis de réduire dans les pièces forgées les taux de ségrégation des éléments d’alliage, avec une bonne isotropie des caractéristiques mécaniques, aidées en cela par l’utilisation des codes de calcul numérique de déformation à chaud.
Cet article constitue le second volet d’une série consacrée aux aciers à outils :
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Aciers à outils. Composition chimique et structure Aciers à outils- Composition chimique et structure ;
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Aciers à outils. Élaboration et transformation [M 4 586] ;
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Aciers à outils. Mise en œuvre et propriétés d’emploi [M 4 587] ;
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Aciers à outils. Classification et évolution [M 4 588] ;
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Aciers à outils. Pour en savoir plus [Doc. M 4 589].
Pour plus de détails sur ce sujet, le lecteur consultera utilement les références à
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VERSIONS
- Version courante de mars 2013 par Robert LÉVÊQUE
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Traitement de recuit5. Transformation des lingots
Les gammes de transformation peuvent varier selon les moyens disponibles, mais toutes les gammes doivent s’inspirer de précautions dictées par les particularités des aciers à outils : forgeabilité souvent réduite, sensibilité à la tapure, tendance à la coalescence des carbures et au grossissement du grain.
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Les cycles de chauffage des lingots doivent être déterminés avec soin et surtout être bien respectés. La conductivité thermique de tels aciers étant en général fortement abaissée par les éléments d’alliage (à l’exception du cobalt) et notamment par le chrome, le silicium, le vanadium et le nickel, les chauffages et refroidissements doivent être souvent lents (vitesse inférieure à 150 oC/h), surtout le chauffage, avec des paliers permettant une égalisation de la température dans toute la masse. Dans le cas des aciers lédeburitiques au chrome et des aciers à coupe rapide, le recuit du lingot est recommandé pour écarter tout risque de tapures lors de cette opération de chauffage.
Le chauffage n’a pas seulement pour but d’atteindre la température visée, mais de la maintenir pendant une durée suffisamment longue pour assurer une certaine homogénéisation de la structure, par dissolution des carbures dans la phase austénitique et diffusion des éléments d’alliages ségrégés.
La température maximale à laquelle le métal peut être porté doit être déterminée avec soin, surtout lors des passes de dégrossissage du lingot, compte tenu des hétérogénéités inévitables entre la peau et le centre. D’une manière générale, les aciers de travail à chaud peuvent être chauffés jusque vers 1 200 oC, les aciers de travail à froid et les aciers rapides jusque vers 1 080 à 1 150 oC, la température étant d’autant plus basse que les teneurs en carbone et éléments carburigènes sont plus importantes.
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La fourchette de température de forgeage des aciers rapides est relativement étroite (de l’ordre de 200 oC au plus) en raison de la grande résistance à la déformation à chaud de ces derniers. Pour ces aciers, les gammes de transformation optimales consistent à appliquer un nombre réduit de passes avec un taux de déformation important.
Pour les aciers à outils au...
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Transformation des lingots
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERNART (E.), DLOUHY (V.) - Possibilities of Influencing the as cast structure of high speed steels. - Hutnik (PM), 18, no 4, p. 165 (Trad. HB, no 7497, H. BRUTCHER) (1968).
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(2) - BERNS (H.) - Concepts of Powder Metallurgy Tool Steels. - Progress in Tool Steels. Proceedings of the 4th International Conference on Tooling, Bochum University, p. 27, sept. 1996.
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(3) - BOUCHER (A.) - Application industrielle du procédé de refusion sous laitier aux aciers et alliages. - Rev. ATB Métallurgie (B), no 1, p. 1, janv. 1970.
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(4) - BOURRAT (J.), SIAUT (M.) - Nouvelles mé-tallurgies pour aciers d’outillage. - 37es Journées du Cercle d’Études des Métaux, École des Mines d’Albi, mai 1998. Bulletin du CEM, no 17, Tome XVI, mai 1998.
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(5) - BRANDIS (H.), WIEBKING (K.) - Effect of pouring temperature and freezing process on structure of high speed steels. - DEW Techn. Ber. (D), 11, no 3, p. 158 (1971).
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