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RÉSUMÉ
Cet article détaille les quatre étapes principales de la fabrication des aciers et alliages réfractaires : l’élaboration (avec phase de fusion dans un four à arc, suivie d’une opération d’affinage), la coulée sous forme de lingots, la transformation à chaud et la transformation à froid. S’ensuivent le parachèvement de surface et les traitements thermiques adaptés à chacune des familles d’acier ou d’alliage, puis les procédés de moulage. Le choix d’un acier ou d’un alliage réfractaire doit s’effectuer sur quelques paramètres principaux. Par exemple, la résistance à la corrosion est liée à l’oxydation du chrome et d’éléments mineurs comme le silicium ou l’aluminium ; l’addition d’éléments à oxydes très stables permet d’améliorer la résistance dans des atmosphères réductrices ; une structure austénitique garantit une bonne tenue au fluage.
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Albert KOZLOWSKI : Ingénieur conseil FFA (Fédération française de l’acier)
INTRODUCTION
Les aciers et alliages réfractaires sont généralement utilisés pour la fabrication de pièces caractérisées essentiellement par leur résistance aux effets des gaz chauds et des produits de combustion à des températures supérieures à 550 °C. Vers les plus hautes températures, c’est la disparition des propriétés d’usage qui limite le domaine d’utilisation des aciers et alliages réfractaires.
Les principaux paramètres à retenir pour choisir un acier ou un alliage réfractaire sont les suivants :
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la résistance à la corrosion est essentiellement liée à l’oxydation sélective du chrome et de certains éléments mineurs (Si, Al,…). Un bon alliage réfractaire doit donc avoir une teneur élevée en chrome et, souvent, une addition de Si ou Al ;
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le nickel, ne se combinant pas au carbone, sera favorable pour les atmosphères réductrices, mais il présente l’inconvénient de ne pas résister aux atmosphères sulfureuses. Il faudra donc prévoir l’addition d’éléments à oxydes très stables (Si, Al) pour améliorer la résistance dans ces milieux ;
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la tenue au fluage est fortement influencée par la structure de l’alliage. La structure ferritique résiste mal, voire pas du tout à partir de 800 °C. La structure austénitique est celle qui résiste le mieux.
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12. Usinage
Les aciers et alliages réfractaires sont caractérisés par une faible conductivité thermique et une capacité d’écrouissage élevée. Ces caractéristiques impliquent des efforts de coupe élevés.
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Recommandations pour réussir l’usinage
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usiner le matériau dans son état le plus doux ;
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utiliser une plaquette à coupe positive, car elle cisaille efficacement le copeau. En l’écartant de la pièce, elle limite les risques de formation d’arête rapportée et d’écrouissage de la surface ;
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ne choisir qu’une arête assez vive : des arêtes émoussées peuvent accroître les efforts de coupe et diminuer la qualité des états de surface, notamment pour la finition ;
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si possible (en fonction de la géométrie de la pièce), utiliser des plaquettes dotées d’un large rayon de bec : il y alors introduction d’une plus grande partie de l’outil dans la passe, réduisant les efforts de coupe) ;
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la rigidité est un facteur essentiel, les vibrations affectant la tenue de l’outil, le fini de surface et, donc, la tenue des tolérances ;
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varier la profondeur des passes, car la surface de la matière travaillée entre en contact avec des parties différentes de l’arête de coupe répartissant l’endommagement.
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Outils de coupe utilisables
Une grande variété d’outils de coupe est couramment utilisée pour usiner les aciers et alliages réfractaires. On citera notamment :
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les carbures de coupe non revêtus ;
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les carbures revêtus. Les revêtements (de titane par exemple), effectués par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), sont largement utilisés et autorisent des vitesses de coupe allant jusqu’à 100 m/min ;
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les outils en nitrure de bore pour usiner en grande productivité. Bien que relativement onéreux, leur forte résistance à l’usure les rendra nettement rentables.
Hormis pour le perçage pour lequel on emploie des outils en acier rapide, on effectue généralement l’usinage avec des outils carbure tels que le P30.
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En résumé
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une première solution consiste à ne retenir que les nuances revêtues qui présentent...
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Aciers moulés réfractaires. - NF EN 10295 – AFNOR - Décembre 2002
-
Aciers et alliages de nickel réfractaires. - NF EN 10095 – AFNOR - Juillet 1999
-
Fils à rivets en alliages d'aluminium, en acier, en alliages inoxydables et réfractaires – Dimensions. - NFL 21-106 – AFNOR - Janvier 1975
-
Rivets en acier et en alliages inoxydables et réfractaires – Spécification technique. - NFL 21-203 – AFNOR - Novembre 1974
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