Aciers à outils - Composition chimique et structure

Les aciers à outils sont utilisés, comme leur nom l’indique, dans tous les problèmes de mise en forme des matériaux au sens le plus large. Il peut s’agir d’opérations d’usinage (tournage, perçage, fraisage…), de mise en forme à froid et à chaud (travail des métaux en feuilles sous presse par découpage et emboutissage, forgeage et matriçage à chaud, laminage à froid ou à chaud), de moulage (coulée par gravité ou sous pression d’alliages d’aluminium, de cuivre, de zinc et de magnésium, réalisation d’emballages verriers, industrie du caoutchouc, plasturgie), de filage et d’extrusion (aciers et alliages légers, cuivreux, alliages de titane et de zirconium, plastiques, pâte de cellulose…). Les aciers à outils font partie intégrante du domaine des aciers spéciaux, mais ils diffèrent sensiblement des aciers de construction mécanique, tant par les conditions de leur utilisation que par les critères d’emploi qui servent à les définir. En effet, dans le cas d’un outil de qualité, on recherche les performances maximales, sans fixer de limite supérieure, alors que l’acier de construction mécanique doit présenter une aptitude suffisante à l’emploi avec des caractéristiques spécifiques bien déterminées comme la tenue à la fatigue, la résistance aux chocs et à la rupture brutale, l’usinabilité et l’aptitude à subir un cycle thermo-mécanique de forgeage ou un traitement thermique de qualité au cours de la mise en œuvre. Toutefois, face aux exigences croissantes de durée de vie des outils, la problématique métallurgique de ce groupe d’aciers se rapproche de celle des aciers pour haute tenue en endurance du secteur de l’aéronautique.

Par ailleurs, l’outil est sollicité dans la plupart des cas au niveau de sa surface devant supporter les contraintes les plus sévères alors que les sollicitations d’un acier de construction intéressent l’ensemble du matériau. Il en résulte que les aciers à outils ne peuvent pas être définis au moyen de lois de comportement simples et qu’il est nécessaire d’avoir une connaissance la plus précise possible des conditions de sollicitations pour apporter des critères de choix réalistes. Les solutions adoptées sont la conséquence d’une démarche essentiellement pragmatique et constituent des compromis entre des exigences souvent contradictoires.

Pour plus de détails sur ce sujet, le lecteur consultera utilement les références bibliographiques présentées dans la partie documentaire de cet article.