Qu’est-ce que l’acier à outils?
L’acier à outil est un type d’acier contenant du carbone et de petites quantités d’éléments d’alliage ayant des propriétés telles qu’une grande dureté, une grande résistance, une grande résistance à l’usure et une bonne usinabilité.
Ils sont généralement utilisés dans la fabrication de coutellerie, de moules et d’outils parce qu’ils sont plus faciles à durcir par usinage et traitement thermique que les aciers à outils faiblement alliés et les aciers rapides. Ils sont relativement bon marché par rapport aux aciers à outils alliés et conviennent à de nombreuses applications.
Utilisations de l’acier à outils
1. Production de lames
En raison de son tranchant élevé et de sa durabilité, il est utilisé dans la fabrication de couteaux, de ciseaux et d’autres outils de coupe.
2. Travail des métaux
En raison de sa grande dureté, il est utilisé dans les opérations de travail des métaux telles que le découpage, le perçage et l’emboutissage.
3. Mèches
Parfois utilisé pour les pointes de mèches. Les mèches sont des outils utilisés pour percer des matériaux tels que le métal, le bois et le plastique.
4. Pièces d’outils
Peut être utilisé pour produire des pièces d’outils telles que des tournevis, des clés et des marteaux.
5. Forgeage à froid
Utilisé pour produire des pièces telles que des clous et des boulons.
6. Transformation des métaux
Utilisé dans les opérations de transformation des métaux telles que le découpage, le perçage et l’emboutissage.
Types d’acier à outils
| Symbole du type | Teneur en carbone |
| SK140 | 1.30%～1.50% |
| SK120 | 1.15%～1.25% |
| SK105 | 1.00%～1.10% |
| SK95 | 0.90%～1.00% |
| SK90 | 0.85%～0.95% |
| SK85 | 0.80%～0.90% |
| SK80 | 0.75%～0.85% |
| SK75 | 0.70%～0.80% |
| SK70 | 0.65%～0.75% |
| SK65 | 0.60%～0.70% |
| SK60 | 0.55%～0.65% |
Le SK au début du nom est un acronyme pour Steel et Kougu (outil). Plus le nombre après SK est élevé, plus la teneur en carbone est importante et plus la dureté est élevée.
Propriétés de l’acier à outils
1. Composition chimique
・Carbone (C) : comme indiqué dans la section ci-dessus.
・Silicium (S) : 0,10 % – 0,35
・Manganèse (Mn) : 0,10 % à 0,50 %.
・Phosphore (P) : 0,030% max.
・Soufre (S) : 0,030% max.
2. Teneur en carbone
L’acier à outils contient du carbone comme principal élément d’alliage. La teneur en carbone est de 0,55 % ou plus, ce qui est presque identique aux aciers à haute teneur en carbone (teneur en carbone de 0,6 % ou plus). La teneur élevée en carbone se traduit par une dureté et une résistance à l’usure plus importantes, mais peut réduire l’usinabilité.
3. Usinabilité
L’acier à outil a généralement une faible teneur en impuretés et une grande pureté. Il présente donc une excellente aptitude à la coupe et à l’usinage et convient à la fabrication de pièces de précision telles que les couteaux et les outils.
4. Résistance à l’usure et à la corrosion
En raison de leur grande dureté, les outils en acier carbone peuvent être trempés et durcis pour améliorer leur résistance à l’usure et à la corrosion. La trempe est le processus de chauffage à haute température suivi d’un refroidissement rapide. Elle est largement utilisée dans la fabrication de pièces nécessitant une résistance élevée à la coupe et à l’usure, telles que les lames, les outils et les moules.
5. Fragilité et sensibilité aux chocs
La raison pour laquelle les outils en acier carbone sont fragiles et sensibles aux chocs réside dans leur structure cristalline. La dureté est obtenue par trempe, ce qui donne une microstructure très dure et fragile après trempe. De plus, la structure produite par la trempe a tendance à être alignée dans une direction, ce qui entraîne des forces de liaison importantes dans la direction de l’alignement et une fragilité dans d’autres directions.
De plus, les outils en acier carbone ont une teneur élevée en carbone parmi leurs éléments d’alliage, ce qui entraîne la formation de nombreux composés de carbone dans la structure métallurgique. Ces composés renforcent les liaisons au sein de la structure cristalline, ce qui affaiblit les liaisons entre les cristaux et les rend cassants.
6. Inadaptabilité à une utilisation dans des environnements à haute température
Les outils en acier carbone ne conviennent pas à une utilisation dans des environnements à haute température pour les deux raisons suivantes.
La première est que “les outils en acier carbone sont plus sensibles à l’oxydation à haute température, ce qui peut conduire à une dégradation de la surface, entraînant une réduction des propriétés mécaniques”.
La teneur élevée en carbone parmi les éléments d’alliage des outils en acier carbone les rend sensibles à l’oxydation à haute température. Par conséquent, des oxydes et de la calamine peuvent se former à la surface des outils en acier carbone, ce qui modifie la texture et la rugosité de la surface. La formation d’oxydes et de calamine peut également dégrader la surface et réduire ses propriétés mécaniques.
La calamine est une pellicule d’oxydes ou d’impuretés qui se forme à la surface du métal.
L’une d’entre elles est que “les outils en acier carbone peuvent subir une croissance progressive du grain à des températures élevées, ce qui entraîne une réduction de la résistance et de la dureté”.
Les outils en acier carbone sont durcis par trempe, mais leur résistance et leur dureté peuvent être réduites en raison de la croissance progressive du grain due à l’utilisation à des températures élevées.
La croissance du grain à haute température affaiblit les liaisons solides au sein de la structure métallurgique, provoquant une flexion des joints de grains et des cavités aux joints de grains, ce qui entraîne à son tour une réduction de la résistance et de la dureté. La réduction de la résistance et de la dureté peut entraîner une réduction des propriétés mécaniques des pièces métalliques et leur rupture lorsqu’elles sont utilisées à des températures élevées.