Acier rapide vs Acier au tungstène : Différences clés expliquées

Acier rapide (HSS)

L'acier rapide (HSS) est un acier à outils à haute dureté, haute résistance à l'usure et haute résistance à la chaleur, aussi appelé acier à vent ou acier de front, car il durcit même refroidi à l'air pendant la trempe, et reste très tranchant. Aussi appelé acier blanc.

L'HSS est un acier allié complexe, contenant tungstène, molybdène, chrome, vanadium, cobalt et autres éléments formateurs de carbures. La teneur totale en alliages est d'environ 10–25 %. Il conserve une haute dureté lors de la coupe à grande vitesse générant de la chaleur (≈ 500 °C), avec HRC > 60. C'est la caractéristique principale : la rouge-dureté. Après trempe et revenu bas, l'acier au carbone a une haute dureté à température ambiante, mais au-dessus de 200 °C, la dureté chute brutalement. À 500 °C, elle tombe au niveau de l'état recuit, perdant toute capacité de coupe, limitant l'usage de l'acier au carbone pour outils. L'HSS, par sa rouge-dureté, comble ce défaut fatal.

L'HSS sert principalement à fabriquer des outils de coupe à lames minces complexes et résistants aux chocs, ainsi que des roulements haute température et moules d'extrusion à froid : outils de tournage, mèches, hobbings, lames de scie, moules à haute exigence.

Acier au tungstène (Carbure cémenté)

L'acier au tungstène (carbure cémenté) a d'excellentes propriétés : haute dureté, résistance à l'usure, bonne résistance et ténacité, résistance à la chaleur et à la corrosion. Surtout, sa dureté et sa résistance à l'usure restent quasi inchangées à 500 °C, et une haute dureté persiste à 1000 °C.

Composition principale : carbure de tungstène et cobalt (99 % du total), 1 % autres métaux. Aussi appelé carbure cémenté, considéré comme les « dents de l'industrie moderne ».

L'acier au tungstène est un composite fritté contenant au moins un carbure métallique. Carbures de tungstène, cobalt, niobium, titane, tantale sont courants. La taille des grains de carbure (ou phases) est généralement 0,2–10 µm, liés par un liant métallique (génér. métaux du groupe fer : cobalt, nickel). Donc : alliages tungstène-cobalt, tungstène-nickel, tungstène-titane-cobalt.

Frittage : presser la poudre en briquettes, chauffer au four à température de frittage, maintenir (temps de maintien), refroidir pour obtenir les propriétés requises.

① Carbure cémenté tungstène-cobalt

Composants principaux : carbure de tungstène (WC) et liant cobalt (Co). Marque : « YG » (initiales pinyin « dur, cobalt ») + % cobalt moyen. Ex: YG8 = Co 8 % moyen, reste WC.

② Carbure cémenté tungstène-titane-cobalt

Composants : WC, carbure de titane (TiC), cobalt. Marque : « YT » (pinyin « dur, titane ») + % TiC moyen. Ex: YT15 = TiC 15 % moyen, reste WC et Co.

③ Carbure cémenté tungstène-titane-tantale (niobium)

Composants : WC, TiC, carbure de tantale (ou niobium), cobalt. Aussi appelé carbure universel. Marque : « YW » (pinyin « dur, dix mille ») + numéro de série, ex: YW1.

L'acier au tungstène a d'excellentes propriétés : haute dureté, résistance à l'usure, bonne résistance et ténacité, résistance à la chaleur, à la corrosion ; dureté et usure quasi inchangées à 500 °C, haute dureté à 1000 °C. Le carbure cémenté est largement utilisé : outils de tournage, fraises, mèches, aléseurs. La vitesse de coupe des nouveaux carbures est des centaines de fois celle de l'acier au carbone.

Différences entre acier au tungstène et acier rapide

1. Caractéristiques différentes

HSS : acier à outils à haute dureté, résistance à l'usure, résistance à la chaleur.
Acier au tungstène : haute dureté, résistance à l'usure, bonne résistance et ténacité, résistance à la chaleur et à la corrosion.

2. Composition différente

HSS : acier complexe, teneur en carbone 0,70–1,65 %. Grande quantité d'alliages, total 10–25 %.
Acier au tungstène : carbures de tungstène, cobalt, niobium, titane, tantale. Grains 0,2–10 µm, liés par liant métallique (génér. cobalt, parfois nickel, fer, ou autres alliages).

3. Procédés de fabrication différents

Acier au tungstène : frittage (presser poudre, chauffer, maintenir, refroidir).
HSS : traitement thermique complexe (trempe, revenu). Production par four électrique ; HSS par métallurgie des poudres pour carbures finement et uniformément répartis, améliorant la durée de vie.