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Auteur(s)
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Robert LÉVÊQUE : Ingénieur civil des Mines - Président d’honneur du Cercle d’études des métaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
Compte tenu de leur composition chimique, avec des teneurs en carbone et en éléments d’alliage importantes, les aciers à outils sont essentiellement élaborés par la filière électrique avec la voie lingot.
La coulée continue ne se pratique en effet que pour certaines catégories d’aciers qui se rapprochent des aciers de construction mécanique (aciers au manganèse silicium, aciers à roulement 102Cr6). Des essais de coulée continue d’aciers rapides et d’aciers à outils alliés ont été réalisés respectivement dans les années 1960 et 1980, mais ils ont été abandonnés pour des problèmes de coût et de fiabilité industrielle malgré quelques succès techniques (par exemple des fraises en acier rapide où la partie centrale était éliminée par usinage).
L’influence néfaste des éléments résiduels sur les propriétés d’usage des aciers à outils a entraîné l’utilisation de plus en plus forte de procédés spéciaux d’élaboration comme la refusion sous vide ou sous laitier. C’est également dans cette classe de matériaux, notamment les aciers rapides, que la métallurgie des poudres préalliées a été introduite dès le début des années 1970, avec le développement conjoint de moyens de compaction isostatique à chaud et d’extrusion.
Les techniques associées de forgeage multidirectionnel et de recuit à haute température ont permis de réduire dans les pièces forgées les taux de ségrégation des éléments d’alliage, avec une bonne isotropie des caractéristiques mécaniques, aidées en cela par l’utilisation des codes de calcul numérique de déformation à chaud.
Cet article constitue le second volet d’une série consacrée aux aciers à outils :
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Aciers à outils. Composition chimique et structure Aciers à outils- Composition chimique et structure ;
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Aciers à outils. Élaboration et transformation [M 4 586] ;
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Aciers à outils. Mise en œuvre et propriétés d’emploi [M 4 587] ;
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Aciers à outils. Classification et évolution [M 4 588] ;
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Aciers à outils. Pour en savoir plus [Doc. M 4 589].
Pour plus de détails sur ce sujet, le lecteur consultera utilement les références à
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- Version courante de mars 2013 par Robert LÉVÊQUE
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Affinage de structure2. Structure à l’état brut de coulée
pour plus de détails le lecteur pourra consulter les articles Solidification : cristallisation et microstructures Solidification- Cristallisation et microstructures et Solidification : macrostructures et qualité des produits Solidification- Macrostructures et qualité des produits dans ce traité.
La plupart des aciers à outils sont élaborés par la filière classique du lingot. Toutefois, de nouvelles filières utilisant la coulée continue se développent, notamment dans le cas des aciers du type 102Cr6 (aciers à roulement fortement utilisés dans l’industrie du transport) et de certains aciers d’outillage à froid et à chaud dont les compositions chimiques se rapprochent de celles des aciers de construction mécanique (aciers au chrome, au manganèse-silicium...).
La description des structures à l’état brut de coulée se fera essentiellement dans le cas de la coulée en lingots, quelques indications complémentaires seront données dans le cas de la coulée continue.
2.1 Structure du lingot
La coulée en lingot est encore la plus traditionnelle dans le domaine des aciers à outils, à la différence des autres groupes d’aciers. Les mécanismes de solidification induisent inévitablement des ségrégations (à l’échelle dentritique et à l’échelle du lingot), des défauts divers, et leur hérédité se perpétue jusque dans le produit final. Cette importance de la solidification est très grande dans les aciers à outils hautement chargés en carbone et en éléments carburigènes par comparaison...
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Structure à l’état brut de coulée
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERNART (E.), DLOUHY (V.) - Possibilities of Influencing the as cast structure of high speed steels. - Hutnik (PM), 18, no 4, p. 165 (Trad. HB, no 7497, H. BRUTCHER) (1968).
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(2) - BERNS (H.) - Concepts of Powder Metallurgy Tool Steels. - Progress in Tool Steels. Proceedings of the 4th International Conference on Tooling, Bochum University, p. 27, sept. 1996.
-
(3) - BOUCHER (A.) - Application industrielle du procédé de refusion sous laitier aux aciers et alliages. - Rev. ATB Métallurgie (B), no 1, p. 1, janv. 1970.
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(4) - BOURRAT (J.), SIAUT (M.) - Nouvelles mé-tallurgies pour aciers d’outillage. - 37es Journées du Cercle d’Études des Métaux, École des Mines d’Albi, mai 1998. Bulletin du CEM, no 17, Tome XVI, mai 1998.
-
(5) - BRANDIS (H.), WIEBKING (K.) - Effect of pouring temperature and freezing process on structure of high speed steels. - DEW Techn. Ber. (D), 11, no 3, p. 158 (1971).
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