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 Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe

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cardoso5fr



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MessageSujet: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Dim 3 Jan - 18:12

Traitement thermique  des aciers pour réalisation de ciselet et autre outil coupant.

Si vous avez des questions surtout hésitez pas, cela peut être très abscons comme sujet Very Happy

Je vais tenter de faire relativement simple de façon à ce que cela soit assez clair. Le sujet étant particulièrement vaste, technique et passionnant et je n’ai nullement la prétention de surcroit d’être un expert du sujet.

Aciers

Pour commencer il faut savoir qu’il y a différents types d’aciers, certains sont trempables (donc on peut les durcir par traitement thermique) d’autres non.

Ceux qui nous intéressent sont les trempables bien entendu car l’on cherche à faire des outils de coupes.

ON va se concentrer ici sur les hyper eutectoide (autrement dit ceux qui contiennent plus de 0,8% de carbone. Ils seront plus adaptés à ce que nous voulons faire.)

Ces aciers peuvent être eux même catégories de différents manières en fonction de leur compositions.

Les aciers non alliés : (ceux qui sont communément nommés acier carbone) Qui sont en fait du fer , du carbone et aucun autre élément d’alliage (ou si peu)
Les aciers à outils faiblement alliés : acier contenant des éléments d’alliages en faible quantité qui permettent d’améliorer leur performance ou de modifier leur caractéristiques.
Les acier à outils fortement alliés : on commence à avoir des nuances contenant un fort pourcentage de chrome en élément d’alliage par exemple. Le chrome étant l’élément qui rend l’acier « inoxydable ». (un pourcentage supérieur à 13% mais il doit y avoir une relation entre la teneur en carbone et la teneur en chrome pour obtenir une certaine inoxydabilité.)
Les aciers rapides (fortement alliés) : qui sont prévus pour pouvoir tenir leur coupe malgré l’échauffement du à la vitesse de coupe.

On va en rester là car ce sont ceux qui vont nous intéresser en grande majorité

Le traitement thermique.

Le recuit : Lors de la forge, l’acier est "stressé", le recuit permet de détendre l’acier et de lui redonner sa malléabilité et son usinabilité. Le recuit sert aussi à annuler le traitement thermique précédent (donc si vous avez une lime et que vous voulez pouvoir la retravailler , il faut faire un recuit).
Comment se passe le recuit  sur un acier non allié ou faiblement allié : chauffe au rouge sombre/cerise (plus ou moins dans les 770°c-820°c) en fonction de la nuance, et on laisse redescendre tout doucement à température ambiante (par exemple dans du sable chauffé, dans de la cendre chauffée, au bord de la forge ou autre.
- (Certains aciers comme le 90MCV8 sont un peu coton à recuire car il faut une descente en température très lente. Il suffit de prendre un tube d’acier de le chauffer au rouge et de laisser l’acier que l’on veut recuire descendre à température dans le tube).

La normalisation. : chauffe à température d'austénitisation (température où le carbone se fond dans la matrice ferritique. 770°c pour les aciers non alliés par exemple. Et on laisse redescendre à température ambiante. l’objectif est de réduire la taille du grain qui a grossi lors des différentes chauffes de forge. Si elles sont mal conduites elles peuvent entrainer aussi un grossissement de la taille du grain. Donc si vous travaillez sur un plat d’acier normaliser dont vous êtes sûr de la provenance, vous pouvez vous en passer. Si vous n’avez par forger l’acier. Sinon il faut les conduire proprement pour réduire la taille du grain et par conséquent améliorer les performances mécaniques de l’outil. Plus le grain est grossier plus l’outil est fragile, la coupe ne tiendra pas, le fil ne sera pas bon.

Ce lien illustre bien la chose
http://couteliers.com/archives/grains/index.html

La trempe : l’objectif de la trempe est de faire durcir l’acier. La trempe est l’opération la plus risquée qui entraine le plus de stress à la matière. Il s’agit d’un refroidissement rapide de l’acier monté à température d’austénitisation . La trempe fige les molécules de carbone dans la matrice ferritique. La dureté max est recherchée à la trempe.

http://couteliers.com/archives/couleurs/index.html

Sur des aciers non alliés ou à outil faiblement alliés, chauffe au rouge cerise (je le voie orange pour ma part) (c’est plus ou moins l’amagnétisme + un peu de temps Very Happy). Il faut savoir que quand l’acier commence sa phase de transformation (austénitisation pour ceux qui suivent) lorsqu’on parle d’acier faiblement alliés ou non alliés, il devient amagnétique au point Curie (+-770°c pour un xc75 par exemple)).  A partir du moment ou l’acier n’attire plus l’aimant, on maintient un peu à température et plouf dans le bain de trempe.

Le bain de trempe. La trempe est un échange thermique entre l’acier et un milieu de refroidissement. En fonction des aciers, les échanges doivent être plus ou moins rapides. Les milieux de trempes sont plus ou moins sévères.

Le plus sévère. : L’eau plus additif (genre bicarbonate de soude, liquide vaisselle). L’additif sert à éviter la caléfaction et surtout à limiter le phénomène de vaporisation autour de l’acier qui perturbe l’échange thermique.
L’eau sans additif : très sévère à réserver à des aciers qui ont besoin d’une grande vitesse de refroidissement (le C130 par exemple, le SC145)
La trempe sous plaque d’aluminium (que je réserve pour les inox)
L’huile froide :
L’huile tiède : l’huile tiède par sa fluidité offre un meilleurs échange thermique, la plupart des aciers à outils acceptent la trempe à l’huile, même certains acier non alliés qui sont préconisées pour la trempe à l’eau passent à l’huile sur de faible section. (cas du xc75).
le Goop (parafine ou végétaline)
L’air pulsé
L’air calme.

Dans le cas qui nous intéresse, je pense que cela sera soit une trempe à l’eau avec les risques de casse qui vont avec de part le stress plus important. Soit de la trempe à l’huile tiède plus serein mais qui offrira une dureté un poil moindre sur certains acier. L’huile doit être chauffée pour être aux alentours de 60°c histoire d’être plus fluide. On peut prendre n’importe quel huile végétale ou de friture. On évitera à tous prix les huiles minérales de voiture (genre vidange qui dégagent des vapeurs toxiques) Les huiles de fritures elles par contre peuvent provenir de la friteuse familiale sans aucun souci.

Le revenu. : L’acier à été stressé pendant la trempe, la transformation physique est violente et provoque bcp de tensions interne. Il faut détendre cet acier. La trempe à pour objectif d’obtenir la dureté maximale. Le revenu adapte la dureté à l’utilisation (en dureté rockwel C). Pour un outil de coupe du métal il faut quand même conserver une certaine dureté. Donc on va rester sur des revenus relativement bas je pense. Dans les 180°c – 200°c.
Le revenu c’est une chauffe à température inférieure à celle d’austénitisation (entre 150 et 500°c on va dire en fonction des nuances.) Un maintient à cette température pendant 45mn une heure (de façon à ce que l’on transforme l’austénite résiduelle en martensite et transformer la martensite en martensite stable. (martensite obtenue lors de la transformation rapide de l’austénite pendant la trempe Wink et une redescente douce en température jusqu’à la température ambiante
Les revenus sur les aciers faiblement alliés ou non alliés se trouvent entre 150 et 240°c. .
On peut faire deux revenus consécutifs sur des aciers contenant plus de 0,75% de carbone de façon à transformer à chaque l’austénite résiduelle en martensite.
Une fois le revenu effectué, il ne faut plus chauffer l’acier. Même lors de la fin du travail de mise en forme il ne faut plus chauffer au dessus de la température de revenu. Sinon on adouci l’acier plus que l’on veut. On lira souvent si ton acier bleui il est détrempé. C’est pas totalement vrai il est revenu bcp plus haut que l’on souhaite, toujours trempé mais devenu super « mou ». C’est irréversible et il faut reprendre tout le procès de traitement thermique. Mais l’acier est toujours trempé. Seul le recuit annule le traitement thermique.


Chauffer avec quoi ?

Pour des stylet et autre petites lames pas besoin de source de chaleur trop importante sur des aciers faiblement alliés ou non alliés.
Donc Lampe à souder, Chalumeau de Plombier au butane ou au propane, chalumeau bi gaz. Four à émaux à température régulé. Forge avec bruleur atmosphérique ou turbo (adjonction d’air) , coffee can forge avec un chalumeau en tant que bruleur.  Forge à charbon. Barbecue avec soufflerie.

Tremper dans quoi :
Comme vu précédemment, huile de friture de récupération, dans un bac résistant à la chaleur, il faut un minimum d’huile dans les 2-5l c’est bien pour des petits volumes , on peut prendre moins cela marche aussi mais on est vite limité sur la hauteur de ce qui est trempé.

Perso je trempe à la verticale (pointe vers le bas dans un récipient en hauteur. J’ai arrété de trempé le tranchant en premier (du tranchant vers le dos) car j’ai eut à la longue pas mal de voile.

Revenu : Au four de cuisine. Sinon on peut aussi faire un revenu « flash » au chalumeau mais c’est un peu plus dur à contrôler. Il faut chauffer l’acier nettoyé après la trempe de préférence pas directement de façon à voir la couleur de l’acier changé. Il faut pour être dans une température d’acier de 180°-200°c que la couleur du revenu

Fournisseur d’acier en France.
http://www.eurotechni.com/fr/
http://www.atout-fer.fr/aciers-speciaux.htm
http://www.coutebox.com/vente-aciier-coutellerie-japonais-vg10-sgps-damas-c102x1399327
Ce ne sont que des exemples.

Les nuances qui seraient utilisables pour faire des ciselets (à mon sens) et qui sont trempable à l’huile ou à l’eau sans gros moyen technique. (et qui ne sont pas trop difficile à trouver. (sinon les vieilles limes sont en acier qui « va bien » pour faire ce genre d’outil Very Happy. Mais faut les recuire.

Acier non alliés
C130, XC90, XC100, 1095 (norme us), 1084 (Norme Usa), C120, 135Cr3
Acier à outil faiblement alliés
90MCV8 (O2), 100MnCrW4 (O1), 115w8, 110MnCrW5 (O7)
Acier à roulement
100c6

Tout ceci est bien sur assez sommaire et peut être grandement complété Smile. la liste des nuances est bien sur non exhaustive Very Happy
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Myfie

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Lun 4 Jan - 23:17

Ouf !

Sacré topo, merci Cardoso5fr.

Entre les données techniques que tu donnes et les divers autres sujets dans d'autres posts, moi je dis : ça se tente.

(surtout que j'ai quelques morceaux d'acier venant de toi et que je garde précieusement à cet effet Very Happy )

Encore quelques mois de patience pour le faire dans un vrai atelier et je me replonge dans ce post pour y tenter quelque chose.

Merci pour le temps que tu as passé à compiler toutes ces infos.
Myfie

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NicolleCJ

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 13:16

Bonjour cardoso5fr,

Je n'y connais rien en aciers mais j'ai bon espoir de m'améliorer.
Je trouve que ton topo est très compréhensible, très clair et accessible aux néophytes. Merci de l'avoir mis en ligne, j'y reviendrai certainement le jour où j'essaierai de me fabriquer des outils.

Je suis tombée dessus en essayant de comprendre les dénominations des aciers dans les catalogues d'outillage pour m'acheter une échoppe :
HSS acier rapide
WS acier à outils (de 2 WS à 20 WS)
Je n'ai pas encore toutes mes réponses mais j'avance !

Bonne journée
Nicolle

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cardoso5fr



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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 14:53

Merci. Si tu as des questions qui sont dans mon domaines de compétence , hésites pas à les poser, je tenterais d'y répondre ou rechercherais la réponse Very Happy

Au passage voila comment se décomposent les lettres en norme AISI (us)


Water-hardening: W
Oil hardening: O
Air Hardening: A
High Carbon, High Chromium: D
Shock Resisting: S
High Speed, Tungsten base: T
High Speed, Molybdenum base: M
Hot working: H1�H19: chromium base, H20�H39: tungsten base, H40�H59: molybdenum base
Plastic Mold: P
Special Purpose: low alloy: L
Special Purpose, Carbon Tungsten: F

Par contre je ne connais pas de nuances genre WS. Je Connais le W1 (acier trempant à l'eau), l'O1, O2, O7 aciers trempant à l'huile. Le D2 (acier à outil fortement allié au chrome).

Par contre le WS pourrait bien être l'indicateur d'acier contenant du tungstène (comme l'O1 ou l'O7 par exemple). Tungstène donnant des micro carbures fin permettant d'améliorer la tenue de coupe.


Dernière édition par cardoso5fr le Mer 27 Jan - 15:14, édité 1 fois
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Michel@13

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 15:14

Bonjour Cardoso5fr

Merci pour ce topo clair et compréhensible même par moi, il est très utile pour nous qui aimons nous fabriquer nos propres outils

Super cheers
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cardoso5fr



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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 15:15

Si cela peut aider Smile. N'hésitez pas à poser des questions. Je ferais de mon mieux pour répondre ou au moins trouver des pistes Very Happy
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NicolleCJ

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 18:43

Merci de ton aide Cardoso5fr,

Pour mon achat d'échoppe voici les liens vers les sites des fournisseurs :
http://www.outilor.fr/rubrique.php?id_rubrique=559
http://www.cookson-clal.com/category_select.jsp?query=echoppe

study A la réflexion je me dis que 2 WS à 20 WS (chez Outilor) ne correspondent pas à une qualité d'acier mais sans doute à la taille de l'outil (en dixièmes de mm, j'imagine).
Je suppose qu'il vaut mieux prendre de l'acier rapide HSS (un peu plus cher) qui doit mieux tenir l'affutage ?

Bonne soirée
Nicolle

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 19:07

Bonjour cardoso5fr,

Grand merci pour ton long topo, clair, net, précis, parfaitement adapté aux profanex que nous sommes face aux aciers.

Mille mercis.

Belle journée.

Cheese Cheese

Michel Zim
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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mer 27 Jan - 22:10

C'est avec plaisir, si je peux aider un peu et participer à l'idée de partage qui règne ici Very Happy

En regardant le lien, j'ai la même analyse que toi Nicole, d'autant que je ne trouve aucun trace de ce genre de nuance tant en norme européenne qu'en norme US Very Happy

Donc quand ils disent en acier, c'est juste pour dire que c'est un acier qui rouille basique je suppose et en hss c'est que c'est un acier qui rouille mais qui peut être utilisé à grande vitesse. (les hss sont rarement inox en tout cas j'en ais bcp qui rouillent)

Le HSS en l'occurence correspond à des aciers qui gardent leur tenu de coupe sous l'échauffement à haute vitesse. j'ai des doutes que l'on obtienne un échauffement suffisant pour détremper ou au moins trop revenir l'acier en travailler simplement à la main.

Dans tous les cas je pense que ce sont des outils qu'ils faut affuter régulièrement pour garder leur performance mais je peux me tromper.

Je ne suis pas sur que HSS soit mieux que celles en acier classique.
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NicolleCJ

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Jeu 28 Jan - 0:13

Merci de tes conseils cardoso5fr !
A la prochaine brocante je chine des vieilles limes pour essayer de faire un mandrin ovale pour fabriquer de la cannetille. Il y a longtemps que j'avais envie d'essayer !

Bye
Nicolle

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Jeu 28 Jan - 9:49

Un mandrin c'est pour tourner autour???? dans ce cas là t'as pas besoin d'un truc en acier trempé ou qui se trempe, une simple tige de laiton ou d'acier mis en forme à la lime ou l'abrasif et c'est bon Very Happy. mais je me trompe peut être sur ce que tu veux faire. Mes derniers anneaux je les ais fait autour d'un tube d'acier à ferré les anes de chez leroy machin.
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NicolleCJ

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Jeu 28 Jan - 10:40

bon sang mais c'est bien sur ! Embarassed Embarassed Embarassed Embarassed Embarassed

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Jeu 28 Jan - 11:35

Cela marche aussi avec de la tige pour tourillon qu'on trouve au rayon bois des grandes surfaces de bricolage vendu au mètre Very Happy. T'as tous les diamètres possibles pour trois fois rien Very Happy. Aprés à force cela doit se marquer un peu si l'on sert trés fort le fil. Mais cela peut le faire je dirais Very Happy
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carburateur.net

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MessageSujet: petit outil a gorge interieur   Lun 18 Avr - 18:57

Bonjour à tous
Je viens arriver sur votre forum Je restaure des carburateurs j’ai besoin de comprendre pour fabriquer des petit outils a gorge et autre
Merci à vous
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cardoso5fr



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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mar 19 Avr - 10:30

C'est quoi un outil à gorge???? Pour faire des petites gorges dans l'acier?
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Macma

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   Mar 19 Avr - 10:56

Bonjour carburateur.net,

Je me permets d'intervenir pour te proposer que tu ouvres un sujet dans lequel tu exposes clairement ce dont tu as besoin.
Ainsi tu auras des réponses précises.
Dans la mesure où ce que tu cherches n'a pas grand chose à voir avec la bijouterie, mais que ceux qui ont des connaissances en acier et/ou en mécanique sont prêts à t'aider, n'hésite pas ! Very Happy Wink

Tu peux ouvrir ton SUR CE LIEN.

sunny

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MessageSujet: Re: Petit topo sur l'acier et le traitement thermique pour outil de coupe   

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