Nuances d'acier à outils

Les outils en acier permettent à l'humanité de façonner le bois, le plastique et le métal en milliards d'articles qui améliorent la qualité de vie. Avec l'acier à outils, deux mots occupent une place importante :tranchant et impact. Les alliages d'acier à teneur relativement élevée en carbone sont plus faciles à affûter pour obtenir un tranchant fin, et cette netteté peut supporter les rigueurs de la production. A l'inverse, l'acier bas carbone est difficile à affiner mais résiste aux chocs répétés. Pour sélectionner le bon type d'acier à outils pour un projet, il est utile de comprendre les nuances et leur place dans le processus de fabrication.

Types d'acier à outils

Comme tous les aciers, l'acier à outils contient du fer, du carbone, du manganèse, du phosphore et du soufre. À partir de ce point de départ, les métaux d'alliage et une gamme de procédés de fabrication se combinent pour produire des nuances d'acier à outils dans six catégories codées par lettre :

• Grade W :durcissement à l'eau
• O-Grade :durcissement à l'huile
• Grade A :durcissement à l'air
• Grade D :Type D
• Grade S :résistant aux chocs
• Grade H :travail à chaud

Chaque catégorie de lettres contient à son tour plusieurs types d'alliages désignés par des chiffres, par exemple, A2 et O1.

Nuances d'acier à outils

Selon le budget et le cas d'utilisation d'un projet, l'un de ces nombreux types peut s'avérer le mieux adapté.

Durcissement à l'eau :Grade W

La nuance d'acier à outils la plus ancienne et la moins chère tire son nom de l'étape de trempe à l'eau du processus de fabrication. La trempe est l'étape essentielle de refroidissement rapide qui unit les molécules d'alliage et de fer dans l'acier trempé. Les types de nuances W n'incluent aucun des éléments d'alliage présents dans les autres nuances d'outils, et le processus de trempe à l'eau produit ainsi un acier avec un noyau tendre et une dureté élevée. Grâce à un recuit soigneux, l'acier de nuance W possède la meilleure usinabilité de tous les aciers à outils. Grâce à leur haute teneur en carbone, certains types de grade W ne nécessitent aucun traitement thermique supplémentaire. Les types de grade W ramollissent au-dessus de 300 degrés F et sont mal adaptés aux utilisations à haute température.

Les utilisations de l'acier à outils W-Grade incluent :

• Couverts
• Tarauds à gaufrer
• Tampons de gravure
• Forets
• Cutters circulaires
• Lames de rasoir
• Outils de tour à bois

Durcissement de l'huile :O-Grade

Semblables aux nuances W, les nuances O sont un acier à haute teneur en carbone relativement peu coûteux. Les types de grade O contiennent généralement des traces de chrome et de manganèse pour faciliter le durcissement. Par rapport à la trempe à l'eau, la trempe à l'huile permet un refroidissement plus lent au stade de la production. Ce refroidissement progressif produit un acier à outils beaucoup moins susceptible de se déformer lors de la phase de production du traitement thermique. L'alliage obtenu est également moins cassant.

Le type O1, l'alliage de qualité O le plus populaire, est un acier à outils à usage général qui maintient un tranchant lorsqu'il est affûté. Dans un environnement de fabrication, cet alliage est populaire pour les gabarits, les guides, les poinçons et les matrices de garniture. L'acier O1 est soudable, mais l'alliage nécessite un chauffage soigneux pour éviter les fissures.

L'alliage de type O6 comprend du silicium et une teneur en chrome plus élevée. Cet alliage hautement usinable présente des performances d'usure métal sur métal exceptionnelles. Le type O6 retient également l'huile lorsqu'il est lubrifié, ce qui fait de l'alliage un choix idéal pour le filetage. L'alliage O6 fonctionne bien pour les cames, les bagues, les lames de cisaillement et les plaques de granulateur.

Durcissement à l'air : A-Grade

Les aciers à outils trempés à l'air offrent un équilibre admirable entre prix, résistance, ténacité et usinabilité. Avec des diamètres allant jusqu'à 100 mm, une teneur en chrome de 5 % permet aux types d'acier à outils de classe A de durcir à l'air ou au gaz sous pression. Les types d'aciers à outils trempés à l'air conservent une faible distorsion pendant la phase de traitement thermique de leur production. Cette technique donne un acier qui offre une meilleure résistance à l'usure que les types de grade O avec un coût inférieur à celui du grade D à haute teneur en chrome.

L'A2 est l'acier à outils de classe A le plus utilisé, et ses applications typiques incluent les outils de coupe du bois, les poinçons et les marteaux à usage moyen. Le type A2 sert également au moulage par injection de plastique pour des moules moins complexes. Le type A7 utilise du chrome et du vanadium pour produire une résistance à l'usure avec une amélioration de 50 % par rapport à son cousin A2. Capable de résister à l'usure due au sable, au gravier et au lisier, le type A7 est bien adapté aux outils de compactage de poudre, aux outils d'extrusion de céramique et aux revêtements de moules à briques.

Les autres utilisations des types A-grade incluent :

• Couteaux centraux de tour
• Formes de cintrage industriel
• Jauges
• Couteaux industriels
• Matrices d'effacement
• Mandrins

Types D :Grade D

Avec 1 % de carbone en plus et près du triple de la teneur en chrome de l'acier à outils de classe A, les types de classe D excellent dans les applications à haute température. Certains alliages de grade D incluent du molybdène, du cobalt ou du vanadium pour pousser les performances thermiques encore plus haut. Capables de maintenir leur dureté à des températures proches de 800 degrés F, les aciers à outils de qualité D conviennent parfaitement au moulage sous pression, au cintrage et au forgeage des matrices. Outre une résistance élevée à la chaleur, les types D résistent à l'usure due au contact glissant avec d'autres métaux. Cette résistance à l'abrasion permet à l'acier à outils de classe D de fonctionner comme matrices d'étirage pour les barres, les tubes et les fils. Les producteurs d'acier utilisent à la fois la trempe à l'air et à l'huile pour leurs produits de qualité D.

Les autres applications pour les types D incluent :

• Matrices de forgeage
• Soupapes de moteur automobile
• Outils de laminage
• Outils de moletage
• Couteaux agroalimentaires

Résistance aux chocs : S-Grade

Un acier à faible teneur en carbone conçu pour résister à des impacts élevés constants, l'acier à outils de qualité S est le matériau de choix pour les mèches de marteau-piqueur et les poinçons à usage intensif. Le silicium, le chrome et le tungstène confèrent aux alliages de grade S leur résistance aux chocs, mais au prix d'une faible résistance à l'abrasion. Les producteurs d'acier utilisent la trempe à l'huile pour l'acier de nuance S jusqu'à 60 mm de diamètre et la trempe à l'eau pour les pièces plus grandes. Au-delà de la résistance aux chocs, les aciers à outils de nuance S excellent également sur une large plage de températures et offrent une usinabilité supérieure à la moyenne.

L'acier de type S7 est un choix judicieux pour les outils de travail à froid, y compris les lames de cisaillement, les ciseaux et les poinçons. Le type S7 est également une option pour les applications d'outillage inférieures à 1 000 degrés F. Avec la plus grande résistance aux chocs parmi les aciers de classe S, le type S5 est le premier choix pour les embrayages d'outils pneumatiques et les matrices d'estampage. Les autres applications pour les types S-grade incluent :

• La vaisselle meurt
• Marteaux cloueurs
• Couteaux de déchiqueteuse de bois
• Mâchoires de mandrin pour perceuse électrique
• Matrices d'emboutissage
• Outils de carrière

Travail à chaud :qualité H

Les types de nuance H sont des aciers à outils à faible teneur en carbone bien adaptés aux exigences de températures extrêmes. Cette qualité découle de l'étape de production unique de l'acier. Le processus de travail à chaud chauffe l'acier au-dessus de la température de recristallisation du métal. Les changements moléculaires induits par cet échauffement produisent des aciers à outils d'une uniformité exceptionnelle. Bien que le processus de travail à chaud n'améliore pas la résistance à la traction innée du métal, l'uniformité réduit considérablement le risque de fissures avec l'acier de qualité H.

Parmi les aciers à outils, les types de nuance H sont les champions de la dureté rouge, la qualité de conservation de la dureté lorsqu'ils sont chauffés à une couleur rouge terne. Trois métaux d'alliage permettent d'affiner les types de qualité H pour différentes missions de fabrication :

• Chrome : Les types H1 à H19 contiennent 5 % de chrome, ce qui donne un alliage capable de résister à des cycles rapides de chauffage et de refroidissement. Cette résistance à la fatigue thermique fait des alliages de chrome de qualité H le métal de choix pour les matrices de forgeage à chaud. Dans le processus de moulage sous pression, ces alliages fonctionnent comme des inserts, des noyaux et des cavités. Avec le moulage par injection de plastique, l'acier à outils de qualité H allié au chrome excelle pour les moules à cavité.
• Tungstène : Les types H20 à H39 utilisent une teneur en tungstène allant jusqu'à 18 %. Cet alliage peut supporter un contact prolongé avec des métaux chauds, permettant son utilisation dans les filières d'extrusion pour le laiton, le nickel et l'acier. Les nuances H en alliage de tungstène brillent pour la production de mandrins.
• Molybdène : Avec les types H40 à H59, une teneur en molybdène de 5% fournit un alliage pour des conditions de température extrêmes. Avec une résistance élevée à la corrosion et une excellente résistance à l'abrasion, les alliages de molybdène excellent dans le formage des matrices et des poinçons.

Conclusion

Choisir les bonnes nuances d'acier à outils est vital pour la réussite d'un projet. Le choix du fabricant d'outils est tout aussi important. Les capacités internes de Special Tool &Engineering nous ont permis de répondre aux besoins d'outillage des fabricants les plus exigeants du monde depuis plus de deux décennies.