Bibliographie & annexes
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En anglais
Auteur(s)
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Christian TROMBERT : Docteur en métallurgie - Responsable section Usinabilité - Centre de recherche d’Ugine CRU
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le marché mondial des produits longs (billettes, fil machine, barres) en acier inoxydable s’élève aujourd’hui à près de deux millions de tonnes. Plus de la moitié de ces produits verront au cours de leur mise en forme au moins une opération d’usinage. Cet usinage peut être limité, entre autre pour les pièces forgées, mais il est aussi parfois très important, c’est le cas des pièces mécaniques. Ainsi, dans le décolletage, les coûts d’usinage sont à l’origine de la plus grande partie des coûts de revient des pièces finies et nous arrivons alors au paradoxe suivant : l’usinabilité se situe parmi les propriétés les plus importantes exigées des produits longs aciers inoxydables.
Cette usinabilité met en jeu plusieurs paramètres : bien sûr le matériau lui-même, mais aussi la machine sur laquelle le matériau va être transformé, les outils de coupe, le lubrifiant, pour ne citer que les paramètres les plus immédiats. Nous connaissons une évolution rapide de tous ces paramètres, en particulier du matériau, à tel point que la mauvaise réputation des aciers inoxydables en usinabilité devient de plus en plus injustifiée.
Nous rappellerons, dans une première partie, quelques définitions concernant l’usinabilité, ses critères d’appréciations et les diverses techniques d’usinage. Puis nous étudierons l’influence des propriétés physiques et métallurgiques du matériau sur son usinabilité, en prenant en compte les paramètres liés à la matrice et le rôle des inclusions. Enfin, nous reviendrons sur les outils de coupe pour montrer les perspectives nouvelles apportées par leur évolution rapide.
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2. Aciers inoxydables et usinabilité
2.1 Rappel des différentes structures
Les différentes structures des aciers inoxydables ont des comportements très différents vis-à-vis de l’usinage. Nous rappellerons ici les quatre grandes familles : les austénitiques, les ferritiques, les martensitiques et les austéno-ferritiques.
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Les austénitiques ont une structure cubique à faces centrées et comportent généralement 18 % de chrome, 8 à 10 % de nickel et de 0,02 à 0,06 % de carbone. Le molybdène améliore leur résistance à la corrosion.
Ces aciers sont hypertrempés à partir de 1 050 ou 1 100 oC afin d’éviter la précipitation des carbures de chrome aux joints de grains.
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Les ferritiques, de structure cubique centrée comprennent principalement deux familles : les riches en chrome (25 % à 30 %) et les 17 % de chrome.
Ils subissent après laminage un recuit de normalisation qui leur confère une ductilité maximale.
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Les martensitiques sont obtenus par trempe depuis l’état austénitique à chaud. Ils sont riches en carbone (0,1 à 0,4 % en général) et figurent parmi les moins alliés (les plus courants ont 13 % de chrome, mais ils peuvent avoir 17 % de chrome avec du nickel).
Ils sont principalement livrés à l’état traité (trempe puis revenu pour améliorer la ductilité qui est très faible après la trempe) et à l’état adouci (décomposition par traitement thermique de la structure martensitique en ferrite + carbures qui leur confère une ductilité plus grande).
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Enfin, les austéno-ferritiques ont une structure mixte ferrite/austénite et sont chargés en éléments d’alliage : 22 à 25 % de chrome, 5 à 6 % de nickel, 2 à 3 % de molybdène. Ils ont de bonnes propriétés mécaniques et surtout une très bonne résistance à la corrosion.
2.2 Influence des propriétés physiques
Les propriétés physiques qui jouent un rôle important lors de l’usinage des aciers inoxydables sont la conductivité thermique, les coefficients...
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Aciers inoxydables et usinabilité
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VILNAT (M.) - Tournage : laser et jet d’eau en renfort, - Rev. Tech. mai 1993, p. 50 à 54.
-
(2) - HERITIER (B.) and al - Turning at Increasing Spead : a Convenient Method of Assess Machinability, - Proceedings of conference. Rosemont Illinois, sept. 92, ASM.
-
(3) - STELLRAM - * - Rapport interne Ugine-Savoie/STELLRAM.
-
(4) - BAYOL (J.), BIGNOLAIS (G.) - Usinage des aciers inoxydables : étude du tournage avec outils en carbure de tungstène revêtus, - Machines production, no 562, sept. 91, p. 21 à 30.
-
(5) - BLETTON (O.) - Usinabilité des aciers inoxydables, - Les Aciers Inoxydables, Les éditions de physique, 1990.
-
(6) - TAY (A.A.O.) - A review of methods of calculating machining temperature, - Journal of materials and processing technology,...
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