Acier à outils démystifié : composition, fabrication et applications industrielles

L'acier à outils est un type d'acier au carbone allié. Comme vous pouvez le deviner du nom, il est souvent utilisé pour fabriquer, modifier ou réparer des outils manuels ou des matrices de machines. Les aciers à outils sont notables pour leur dureté, résistance à l'abrasion et à la déformation. Ils peuvent retenir un bord de coupe à des températures très élevées, c'est pourquoi ils sont souvent utilisés dans le façonnage d'autres matériaux par coupe, pressage, monnayage ou extrusion. Leur résistance à l'abrasion les destine à la production de moules d'injection.

Groupes d'acier à outils

Les aciers à outils sont classés en six groupes. Le choix du groupe dépend de facteurs de résistance, ténacité, dureté de surface, résistance aux chocs, température de travail et coût. Les six groupes sont : trempe à l'eau, travail à froid, résistant aux chocs, haute vitesse, travail à chaud et usage spécial.

Comment l'acier à outils est-il fabriqué ?

La fabrication des aciers à outils a lieu dans des conditions soigneusement contrôlées pour produire la qualité requise. L'acier à outils a une teneur en carbone entre 0,5 % et 1,5 %. Le processus de fabrication introduit des éléments d'alliage qui forment des carbures, communément le tungstène, le chrome, le vanadium et le molybdène.

Fusion primaire

L'acier à outils est souvent fait d'environ 75 % de ferraille - un mélange de ferrairie d'usine et de ferraille achetée. Il est très important d'éviter la contamination de la ferraille, en particulier des métaux qui ne peuvent pas être oxydés comme le nickel, le cobalt et le cuivre. La majorité de la production d'acier à outils est faite par fusion au four à arc électrique (EAF).

Il y a deux étapes : La ferraille est fondue rapidement dans le four. Le métal chaud est transféré dans une poche ou un vaisseau convertisseur séparé pour être affiné. Ce processus est connu sous le nom de raffinage secondaire, et il permet une grande efficacité et le traitement de gros volumes.

Le métal affiné est ensuite transféré dans la station de coulée et coulé en lingots. Les lingots résultants sont généralement recuits (chauffés et refroidis lentement) pour prévenir les fissures.

Fusion électro-laitier

Le remoulage ou raffinage électro-laitier (ESR) est un processus de fusion progressif utilisé pour produire des lingots avec des surfaces lisses et sans tuyau (trous) ou porosité (imperfections). Les lingots ESR donnent une meilleure aptitude au travail à chaud, de meilleurs rendements de traitement, une propreté accrue, une meilleure ductilité transversale à la traction et des propriétés de fatigue.

Décomposition primaire

La méthode de décomposition utilisée pour les aciers à outils emploie soit une presse hydraulique à matrice ouverte, soit une machine de forgeage rotatif. Ces processus sont extrêmement polyvalents et peuvent produire des longueurs de 6 à 13 m (20 à 43 pi) en carrés, rectangles, creux ou sections transversales en escalier. Le produit final est de très haute qualité, ayant peu de fissures, plis ou coutures, et un haut degré de rectitude peut être atteint.

Laminage

Dans la fabrication moderne de l'acier, jusqu'à 26 laminoirs sont utilisés en rangée. Le métal est chauffé via un four pousseur à gaz, un four à poutre mobile, ou un four à induction haute puissance. Le chauffage rapide est utilisé pour prévenir la décarburation (perte de teneur en carbone). Le processus est automatisé par ordinateurs et des dispositifs de mesure sont utilisés pour surveiller la tolérance de diamètre et la qualité de surface du métal. À travers ce processus, une bobine de tôle d'acier peut être produite en moins de 12 minutes.