Qu’est-ce qu’un acier allié d’outillage ?
Les aciers alliés d’outillage sont des matériaux d’acier qui ont généralement des propriétés telles que la dureté élevée, la résistance à l’usure, la résistance à la chaleur, la résistance à la corrosion et la solidité.
Ils sont utilisés dans la fabrication d’outils et de pièces de machines et sont généralement fabriqués en ajoutant divers éléments métalliques (chrome, vanadium, molybdène, wolfram, etc.) à l’acier à outils au carbone afin d’améliorer ses propriétés. La dureté et la résistance des aciers alliés peuvent être ajustées par traitement thermique. Généralement chauffés à des températures élevées et refroidis rapidement dans un processus appelé trempe, ce qui augmente leur dureté et les rend en même temps fragiles, ce qui nécessite un forgeage, un usinage et un traitement thermique contrôlés à un degré raisonnable.
Utilisations des aciers alliés d’outillage
1. Outils de coupe
On utilise des aciers alliés, tels que l’acier rapide (HSS), l’acier bermudo et l’acier au molybdène, notamment pour les forets, les fraiseuses, les tarauds, les matrices, les tarauds à main, etc. HSS est l’abréviation de High-Speed Steel (acier rapide).
2. Moules
L’acier allié et l’acier au tungstène sont utilisés pour les moules. Il s’agit par exemple de moules pour le moulage du plastique et de moules pour la coulée.
3. Machines-outils
Les aciers alliés tels que l’acier rapide et l’acier au molybdène sont utilisés pour les machines-outils. Il s’agit notamment des lames de machines-outils, des pièces d’entraînement des machines-outils et des roulements.
4. Pièces automobiles
Les aciers alliés tels que l’acier rapide et l’acier au chrome vanadium sont utilisés pour les pièces automobiles. Il s’agit par exemple des soupapes de moteur, des châssis et des engrenages.
5. Pièces d’avion
Les aciers alliés tels que l’acier rapide, l’acier au tungstène et l’acier au molybdène sont utilisés pour les pièces d’avion. Il s’agit par exemple de pièces de moteurs à réaction, de tuyaux de circuits de carburant et de composants de systèmes de contrôle.
6. Autres
Pour ce qui est des autres usages, les aciers alliés tels que les aciers rapides et les aciers au chrome vanadium sont utilisés dans une variété d’industries. Les exemples incluent les matériaux de construction, les machines de précision, l’électronique et les équipements sportifs.
Types d’aciers alliés d’outillage
Selon la norme japonaise JIS G 4404, les aciers alliés d’outillage (32 types) sont classés en quatre catégories :
1. Aciers pour outils de coupe
Les aciers alliés pour outils de coupe se caractérisent par leur dureté élevée et leur trempabilité à chaud, ainsi que par leur capacité à couper à des vitesses élevées. Les aciers alliés pour outils de coupe sont très durables et peuvent résister à une utilisation prolongée ; la norme japonaise JIS G 4404 spécifie huit types d’aciers alliés pour outils de coupe.
2. Aciers à outils résistants aux chocs
Les aciers alliés pour outils résistants aux chocs ont une plus grande résistance aux chocs que les aciers au carbone et sont moins sujets à la déformation et à la rupture même lorsqu’ils sont soumis à des coups et à des vibrations.
3. Acier pour les moules à froid
Les aciers alliés pour moules à froid ont des propriétés adaptées aux moules utilisés à température ambiante ; la norme japonaise JIS G 4404 spécifie 10 types d’aciers alliés pour moules à froid.
4. Acier pour les moules à chaud
Les aciers alliés à chaud ont des propriétés adaptées aux moules utilisés à des températures élevées ; la norme japonaise JIS G 4404 spécifie 10 types d’aciers alliés pour les moules à chaud.
Comment choisir un aciers alliés d’outillage ?
Les principaux éléments à prendre en compte lors du choix d’un acier allié pour outillage sont les suivants :
1. Les conditions de coupe
La dureté et la résistance à l’usure requises dépendent des conditions d’usinage, telles que la vitesse de coupe, l’avance, la profondeur d’usinage, la méthode de refroidissement, etc. Il convient donc de vérifier les conditions de coupe et de sélectionner l’acier allié approprié.
2. Performances requises
Les aciers alliés ont une variété d’exigences de performance, y compris la dureté, la résistance à l’usure, la résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue, l’usinabilité et la performance du traitement thermique. En fonction des performances requises, il convient de sélectionner l’acier à outils allié approprié.
3. Forme et taille du matériau
La forme et la taille du matériau de l’acier allié d’outillage affecteront ses performances en matière d’usinage et de traitement thermique. Par exemple, les aciers alliés à grain fin conviennent aux lames et aux outils de petite taille.
4. Coût
Les coûts d’approvisionnement doivent également être pris en compte lors de la sélection d’un acier allié approprié à un outillage. Les aciers alliés de haute qualité peuvent être coûteux.
Propriétés des aciers alliés d’outillage
De manière plus précise, les aciers alliés ont les propriétés suivantes :
Dureté élevée
Plus dure que l’acier au carbone, elle convient à des applications telles que le découpage et l’imitation d’usinage.
Résistance à l’usure
Résistant à l’abrasion et au frottement, il conserve ses performances sur de longues périodes d’utilisation.
Résistance à la chaleur
Il ne se déforme pas et ne se ramollit pas lorsqu’il est utilisé à des températures élevées, ce qui le rend adapté à l’usinage à haute température.
Résistance à la corrosion
Très résistant à la corrosion et aux dommages causés par la corrosion.
Résistance à la fatigue
Grâce à sa grande résistance aux charges répétitives, il ne se fracture pas par fatigue, même après une utilisation prolongée, ce qui lui confère une grande longévité.
Autres informations sur les aciers alliés
Éléments d’alliage généraux
Les éléments d’alliage courants et leurs effets sont décrits ci-dessous. Les éléments d’alliage énumérés ci-dessous affectent les propriétés de l’acier en fonction de la proportion ajoutée à l’acier et d’autres conditions d’ajout. La quantité d’éléments d’alliage ajoutée a un effet significatif sur les propriétés de l’acier et il convient donc de déterminer la quantité optimale.
1. Chrome (Cr)
Le chrome est ajouté pour améliorer la résistance à la corrosion. En formant des oxydes et en protégeant la surface, il améliore également la résistance à la corrosion ainsi que la dureté et la solidité de l’acier.
2. Vanadium (V)
Le vanadium est ajouté pour augmenter la solidité. Il se caractérise par la formation de fines particules qui renforcent la structure cristalline de l’acier, augmentant ainsi sa solidité. Il est également utilisé pour améliorer la résistance à l’usure.
3. Molybdène (Mo)
Le molybdène est ajouté aux aciers pour les rendre aptes à être utilisés à des températures élevées. Il améliore la résistance à l’oxydation et à la corrosion à haute température et augmente également la résistance et la dureté de l’acier.
4. Manganèse (Mn)
Le manganèse est un élément d’alliage ajouté pour augmenter la dureté et la résistance. Il oxyde également la surface de l’acier pendant le traitement thermique et favorise le durcissement superficiel de l’acier.
5 Nickel (Ni)
Le nickel est ajouté pour améliorer la résistance à la corrosion. Comme le chrome, il améliore la résistance à la corrosion en formant des oxydes et en protégeant la surface. Il contribue également au renforcement de l’acier par traitement thermique.
6. Cobalt (Co)
Le cobalt est ajouté aux aciers pour les rendre aptes à être utilisés à des températures élevées. Il améliore la résistance à l’oxydation et à la corrosion à haute température et augmente également la dureté et la résistance de l’acier.
Divers autres éléments d’alliage sont utilisés en plus des éléments ci-dessus, par exemple le tungstène (W) qui augmente la dureté et la résistance et améliore l’usinabilité. Le silicium (Si) est utilisé pour augmenter la résistance et contrôler la déformation pendant le traitement thermique. Les combinaisons d’éléments d’alliage produisent des aciers alliés d’outillage avec des propriétés différentes. Par exemple, les aciers alliés combinant le chrome et le vanadium peuvent améliorer à la fois la résistance à la corrosion et la solidité. Les aciers alliés combinant le chrome et le nickel sont également adaptés à une utilisation à haute température.