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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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Conclusion
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2. Évolution des aciers à outils
Les aciers à outils constituent une classe de produits actuellement en pleine évolution, grâce aux progrès réalisés dans les techniques d’élaboration, de refusion sous vide ou sous laitier et de transformation à chaud, ainsi que dans les moyens d’usinage, de traitement thermique et de traitement de surface. Cette évolution se fait sentir dans les trois grandes familles d’aciers à outils :
-
aciers de travail à froid ;
-
aciers de travail à chaud ;
-
aciers à coupe rapide.
2.1 Aciers à outils alliés pour travail à froid
Les avancées ont été réalisées, d’une part en direction du compromis ténacité/résistance à l’usure, d’autre part en direction de l’amélioration de la tenue à la corrosion.
HAUT DE PAGE2.1.1 Amélioration du compromis ténacité/résistance à l'usure
-
Pour aboutir à une amélioration du compromis ténacité/résistance à l’usure, les recherches ont porté sur les éléments d’alliage comme le tungstène et le vanadium, en plus du chrome. De bons résultats ont été obtenus avec des aciers du type X110CrMoV8 avec une teneur en vanadium comprise entre 2 et 3 % et une teneur en tungstène comprise entre 1 et 1,5 %, ainsi qu’une addition de titane pour affiner la microstructure. Ces aciers ont une résistance à l’usure supérieure ou au moins égale à celle des aciers du type X153CrMoV12 en raison d’une substitution importante de carbures de tungstène et de vanadium aux carbures de chrome, ce qui entraîne une suppression des alignements de carbures et une résistance aux chocs supérieure. Ils sont utilisés avec succès dans le travail des métaux en feuilles pour de très grandes séries (découpage et emboutissage de tôles en aciers de construction et inoxydables, en alliages d’aluminium, de titane et de cuivre).
D’excellents résultats ont été obtenus avec ce type d’acier dans la découpe d’aciers à très haute résistance (Dual Phase 1 100 MPa) jusqu’à 4 mm d’épaisseur...
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Évolution des aciers à outils
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
-
...
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)
-
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)
-
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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