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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition de l'article [M4588] paru en 2004, du même titre et du même auteur.
La norme ISO 4957 de décembre 1999 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 4957 "Aciers à outils" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1806 (juillet 2018).
RÉSUMÉ
Cet article définit l'ensemble des propriétés et les principaux domaines d'utilisation des aciers à outils. Le travail à froid, le travail à chaud et l'usinage constituent des secteurs bien spécifiques qui possèdent chacun leur groupe d'aciers. La métallurgie des poudres a permis toutefois d'assurer une continuité, voire une certaine interpénétration, d'une part entre les aciers de travail à froid et les aciers rapides, d'autre part entre les aciers d'outillage à chaud et les alliages base nickel utilisés dans l'industrie aéronautique. Parmi les nouvelles métallurgies, on peut citer les aciers à bas carbone durcis par phases intermétalliques dans le domaine de la plasturgie et les aciers fortement alliés au cobalt nickel chrome très proches de ceux utilisés dans l'industrie aéronautique.
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Robert LÉVÊQUE : Ingénieur Civil des Mines - Président d’honneur du Cercle d’Études des Métaux École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Afin de permettre à l’outil auquel il est destiné de répondre au cahier des charges qui lui est imposé (mise en forme avec ou sans enlèvement de copeaux), l’acier retenu doit assurer le maintien de la dureté, de la ténacité et de l’état de surface à la température atteinte par la partie active de l’outil en fonctionnement. Cette température de travail constitue donc le critère déterminant sur lequel s’appuie la classification des aciers à outils :
-
aciers à outils pour le travail à froid, pour une température d’usage inférieure à 200 °C ;
-
aciers à outils alliés pour le travail à chaud, pour une température d’usage supérieure à 250 °C ;
-
aciers rapides, pour tout acier qui conserve jusqu’à 600 °C des niveaux de dureté tout à fait acceptables.
L’amélioration des propriétés des aciers de ces différentes classes fait encore l’objet de travaux de recherche et développement explorant diverses voies :
-
modification de la composition chimique des aciers et développement de nouvelles métallurgies ;
-
mode d’élaboration (métallurgie des poudres, revêtements…).
Ce document s’insère dans une série consacrée aux aciers à outils :
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 2004 par Robert LÉVÊQUE
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Classification des aciers à outils
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3. Conclusion
Cet article consacré à la classification et à l’évolution des aciers à outils a permis de définir l‘ensemble des propriétés et les principaux domaines d’utilisation des différentes catégories d’aciers à outils. Le travail à froid, le travail à chaud et l’usinage constituent des secteurs bien spécifiques qui ont chacun leur groupe d’aciers, avec une certaine continuité, voire une certaine interpénétration entre les secteurs des aciers de travail à froid et des aciers rapides. Par ailleurs, on peut noter également une continuité entre les aciers de travail à chaud et les super alliages base nickel utilisés dans l’industrie aéronautique pour des conditions de travail très sévères, où les températures de service atteignent ou dépassent 700 °C. Les progrès apportés par la métallurgie des poudres ont permis également d’assurer une autre continuité entre les aciers rapides et les carbures frittés pour l’usinage dans des conditions sévères.
L’évolution des aciers de travail à froid se fait actuellement en direction des aciers à forte résistance à l’usure contenant de 8 à 12 % Cr (avec incorporation d’azote pour certains d’entre eux) devant résister à la corrosion, et vers les aciers rapides à forte teneur en carbone et vanadium obtenus par métallurgie des poudres pour des conditions d’usure très sévères. L’évolution des aciers de travail à chaud se fait pour la plasturgie en direction de nouvelles métallurgies à bas carbone durcies par phases intermétalliques Ni-Al-Cu, avec une excellente aptitude au soudage et au polissage. Elle se fait également vers des nuances à plus bas carbone et au bore pour le domaine de l’estampage, et vers des aciers à 0 5 % Cr à très bas taux de résiduels et addition de nickel pour les moules de coulée sous pression des alliages d’aluminium. Elle se fait enfin en direction des nuances hautement alliées au cobalt, nickel, chrome et molybdène à hautes caractéristiques mécaniques avec des critères de choix proches de ceux utilisés en industrie aéronautique. Grâce à la métallurgie des poudres, l’évolution des aciers rapides se fait vers des nuances très carburées hautement alliées en tungstène, molybdène, vanadium et cobalt, dont les propriétés de résistance à l’usure sont proches...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BAIN (E.), PAXTON (H.) - Alloying elements in steel - 2° ed. Amer. Soc. Metals (1961).
-
(2) - BECKER (H.J.) et al - Technologie und Praxis der Warmarbeltsstähle - Sonderdruck aus Z. wirtschaftliche Fertigung (D) ; 68, n° 10, 1973 p. 530-536, n° 11 p. 598-605 ; 69, n° 1, 1974 p. 18-31 ; n° 4 p. 176-180 ; n° 5 p. 252-256 ; n° 6 p. 294-302 ; n° 7 p. 349-352.
-
(3) - BERNS (H.), HINZ (H.Fr.), HUCKLENBROICH (I.M.) - Progress in Tool Steels - Proceedings of the 4th International Conference on Tooling, Ruhr University, Bochum (sept. 11th to 13th 1996).
-
(4) - BRIEFS (H.), WOLF (M.) - Warmarbeitsstähle - Stahleisen Verlag GmbH (1975).
-
(5) - CERCLE D’ÉTUDES DES MÉTAUX - Les aciers pour moules et outils - École des Mines d’Albi Carmaux, mai 1998. – Bulletin du Cercle d’Études des Métaux, n° 17, Tome XVI (mai 1998).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Aciers à outils : norme internationale élaborée par le comité technique ISO/TC27, indice de classement A35-590. - NF EN ISO 4957 - (mai 2000)
-
Spécification géométrique des produits (GPS) : États de surface, méthode du profil, termes, définitions et paramètres d’états de surface, indice de classement E05-015/A1. - NF EN ISO 4287 - (août 2009) :
-
Définition et classification des nuances d’acier. - NF EN 10020 - (septembre 2000) :
-
Système de désignation des aciers, partie 1 : désignation symbolique, indice de classement A02-005-1. - NF EN 10027-1 - (novembre 2005) :
-
Système de désignation des aciers, partie 2 : désignation numérique, indice de classement A02-005-2. - NF EN 10027-2 - (novembre 1992) :
-
Matériaux métalliques, essai de dureté Brinell : – partie 1 (avril 2006) : Méthode d’essai ; indice de classement A03-152-1, – partie 2 (mars 2006) : Vérification et étalonnage des machines d’essai ; indice de classement...
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Construire acier (ex Office Technique pour l’Utilisation de l’Acier), 20, rue Jean Jaurès, 92800 Puteaux
Centre technique des industries mécaniques (CETIM), BP 67, 60304 Senlis Cedex
HAUT DE PAGE1.2 Fournisseurs (liste non exhaustive)
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Le lecteur pourra trouver des listes de fournisseurs auprès des Syndicats professionnels suivants (listes non exhaustives)
Chambre syndicale des producteurs d’aciers fins et spéciaux (SPAS)
Fédération française de l’acier (FFA)
Union des négociants en aciers spéciaux (UNAS)
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Producteurs d’aciers à outils (tableau 1)
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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