Les aciers à outils sont des héros méconnus, touchant indirectement presque tous les aspects de la vie moderne. De nombreux objets du quotidien que nous rencontrons sont poinçonnés, pressés, formés, étirés ou moulés à l’aide d’aciers à outils qui doivent être plus forts, plus résistants et plus durs que les articles qu’ils aident à créer.
Au fil des ans, les métallurgistes ont peaufiné les formules des aciers alliés pour répondre à des besoins ou des conditions de travail spécifiques. En conséquence, il existe des dizaines de types d’acier à outils.
Les propriétés spécifiques des aciers à outils S7, D2 et A2, qui sont parmi les plus populaires dans les applications industrielles et de fabrication aujourd’hui, sont abordées plus en détail ci-dessous. Cependant, le code de l’acier à outils AISI/SAE catégorise les aciers à outils en fonction de l’application de base et des caractéristiques des matériaux.
Des informations supplémentaires sur les matériaux, le traitement et les applications pour un large éventail de types d’aciers à outils sont disponibles ici.
Propriétés de l’acier à outils S7
L’acier à outils S7 est une formulation polyvalente adaptée au service de travail à froid et à chaud. Il présente une concentration en carbone relativement faible par rapport aux aciers D2 et A2 (0,45 – 0,55%) et une quantité de chrome nettement inférieure (3,00 – 3,50%). Il présente une excellente résistance aux chocs et aux impacts et une bonne résistance au ramollissement à haute température. Le S7 est comparativement moins résistant à l’usure, mais il est très dur. Il résiste bien à la déformation pendant le traitement thermique.
Il est le plus doux des formulations d’acier comparées dans cet article, atteignant une plage de dureté de travail typique comprise entre 48 – 58 HRC. Sa dureté « sweet spot » est de 54 – 56 HRC et une limite d’élasticité de 235 ksi à un revenu de 500 degrés Fahrenheit. À ces niveaux, il atteint un bon équilibre entre résistance et ductilité.
Les propriétés de l’acier à outils S7 en font un type privilégié pour les matrices de rivetage, d’entaillage, de découpage, de formage à froid et de pliage ; les riveteuses à taureau, les brise-béton, les goujons, les plaques de forage et les moyeux.
Propriétés de l’acier à outils D2
Cette formulation de travail à froid durcissant à l’air présente des concentrations très élevées de carbone et de chrome (1,40 – 1,60 % et 11,00 – 13,00 %, respectivement). Il est très résistant à l’usure et la concentration élevée de chrome lui confère une légère résistance à la corrosion.
Le D2 est moins tenace que les aciers à outils S7 et A2 mais présente une stabilité décente pendant le traitement thermique. Il est difficile à usiner et à rectifier et offre une résistance moyenne à élevée au ramollissement lorsqu’il est utilisé à des températures élevées. D2 peut atteindre une plage de dureté tempérée approximative comprise entre 54 et 61 HRC et présente une limite d’élasticité en compression approximative d’environ 275 ksi à environ 319 ksi lorsque la dureté augmente.
L’acier à outils D2 est souvent utilisé pour fabriquer des matrices de découpage, des matrices de formage à froid, des matrices d’estampage, des refendeuses, des poinçons, des matrices de coupe et des matrices de roulage de filets pour des applications où une ténacité exceptionnelle n’est pas nécessaire.
Propriétés de l’acier à outils A2
L’A2 est également un acier à outils durcissant à l’air, mais il comprend moins de la moitié du chrome (4,75 – 5,50%) et un peu moins de carbone (0,95 – 1,05%) que le D2. Il est très résistant à l’usure et modérément tenace. Comme D2, il est incroyablement résistant à la déformation pendant le traitement thermique et est modérément usinable et rectifiable.
Les plages de dureté populaires pour A2 se situent entre 57 et 62 HRC avec une plage de limite d’élasticité entre 185 ksi et 230 ksi.
Cette formulation se retrouve couramment dans les matrices de frappe, d’extrusion, de rognage, les galets de filetage et les grandes matrices de découpage ; les longs poinçons, les rouleaux, les moyeux maîtres, les mandrins, les lames de cisaille, les refendeuses et les outils de précision.
Les aciers à outils S7, D2 et A2 sont généralement toujours trempés à cœur dans des fours sous vide pour préserver des profils de surface propres et lisses.
Le rôle du traitement thermique
Un traitement thermique approprié est vital pour la performance de l’acier à outils. Sans lui, les outils industriels critiques comme les poinçons, les formes, les ébauches ou les cisailles ne pourraient pas accomplir avec succès leur travail répétitif.
Nous adoptons une approche diagnostique lorsque quelqu’un vient nous voir avec un défi lié à l’acier à outils. Nos métallurgistes, qui connaissent bien les propriétés des aciers à outils S7, D2, A2 et autres, posent de nombreuses questions, notamment :
- Que doit faire la pièce ?
- Quelle est la composition de son matériau ?
- Quels sont les matériaux avec lesquels elle travaille ?
- À quelle fréquence est-elle utilisée ?
- Si la pièce a échoué, comment a-t-elle échoué ?
- Quels points de données spécifiques pouvez-vous partager concernant son utilisation régulière ou lors de sa défaillance ?
Nous pouvons aider à diagnostiquer le problème en fonction de ce que nous apprenons. Vous pouvez avoir besoin d’une légère modification de la conception. Vous pouvez avoir besoin d’utiliser un acier à outils différent avec des tolérances qui correspondent mieux à votre application. Vous devrez peut-être envisager d’autres processus de fabrication. Quoi qu’il en soit, nous vous guiderons.
C’est parce que notre mission est de fournir des pièces de qualité supérieure tout en ajoutant de la valeur à votre activité. Notre guide d’introduction au traitement thermique peut vous aider à en savoir plus sur la façon dont nous réalisons cette mission. Si vous avez d’autres questions sur la façon de relever un défi en matière d’acier à outils dans votre établissement, contactez-nous dès maintenant.
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