Le traitement thermique des aciers à outils

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1 Page 1 Le traitement thermique des

2 Le traitement Page 2 Le traitement comprend: ne trempe pour obtenir la structure austénitique; n ou plusieurs revenus pour provoquer le durcissement secondaire et limiter la fragilité. Le traitement thermique doit permettre d obtenir: Le niveau des caractéristiques mécaniques désirées (dureté, résistance mécanique, résistance à l abrasion); En évitant une trop grande sensibilité au choc et à l écaillage; Le choix des paramètres est un compromis pour optimiser le résultat.

3 ycle de traitement de trempe Page 3 Le chauffage : Relativement lent pour éviter les écarts de température entre la peau et le cœur et les déformations Réalisations de paliers (3, A1-5 ) L austénitisation empérature uniforme dans toute la pièce Maintien pour assurer l'homogénéisation de l'austénite. ompromis entre Austénitisation avec décomposition de la fraction des carbures désirée Et Grossissement de grain Stabilisation de l austénite Déformations par fluage

4 ycle de traitement de trempe Page 4 Le refroidissement: ransforme l'austénite en constituant dur : la martensite (ou la bainite) La loi (vitesse) de refroidissement conditionne le résultat final. Austénite Les structures (en surface et en profondeur) obtenues après trempe sont un compromis entre: l acier et sa trempabilité, la taille de la pièce la drasticité du milieu de refroidissement. Martensite Bainite La drasticité du fluide trempe dépend de: Nature du fluide empérature Agitation ne trempe trop lente entrainera une formation de carbure aux joints des grains et des structures indésirables (ferrite, bainite).

5 raitements thermiques Les revenus Page 5 1. But - Réduction contraintes de trempe, - Diminution de la fragilité de la martensite, - Ajustement des caractéristiques mécaniques, - Déstabilisation austénite résiduelle, - Augmentation dureté (durcissement secondaire) 2. empératures de revenu 1/ A basse température (jusqu à 3 ) Détente 2/ A haute température (5 ) Durcissement secondaire

6 raitements thermiques: Exemple de gamme Page 6 empérature rempe Austénitisation Gamme de traitement thermique typique d un acier à coupe rapide 3 ème palier Recuit de relaxation 2 ème palier rempe gaz 1 er palier 1 er revenu 2 ème revenu 3 ème revenu rempe huile ou eau + polymères Reprise des déformations par usinage ou rectification emps

7 raitements thermiques: Fours sous vide de trempe et recuit Page 7

8 raitements thermiques: Fours de revenu à purge sous vide Page 8 Four de revenu à purge sous vide (Document BMI)

9 Relation traitements thermiques et propriétés mécaniques Page 9 Le choix des paramètres de traitement d un acier à outils peut conduire à favoriser la résistance à l usure ou la ténacité. Il est possible d établir un classement des aciers et des traitements selon les valeurs obtenues de ces 2 critères. SRE lassement ENAIE

10 Relation traitements thermiques et propriétés mécaniques Page 1 empérature ycle thermique de traitement des rempe D ASENIISAION Revenus + DES REVENS emps SRRE MEALLRGIQE Il existe d étroites relations entre les paramètres de traitement et les propriétés mécaniques (H, Re, K, usure, ).

11 Influence de la température d austénitisation sur la dureté Page 11 X2rMoV12 HS MnWr5 X1rMoV5 X153rMoV12 Il existe une d austénitisation optimale afin d obtenir une dureté maxi.

12 Influence de la température d austénitisation sur la ténacité Page 12 95MnWr5 PMHS6-5-4 X153rMoV12 HS MnrV8 X21rW12 X2r12 HS Il existe une d austénitisation optimale afin d obtenir une ténacité maxi. (Ecaillage, rupture brutale => ténacité)

13 Influence de la température d austénitisation sur la ténacité Page 13 X153rMoV12 après trempe et revenus HS652 après trempe et revenus

14 Influence de la température d austénitisation Page 14 sur la résistance à l usure par abrasion HS6-5-4 X21rW12 X2r12 HS6-5-2 X153rMoV12 La tenue à l usure est étroitement liée à la dureté du matériau.

15 Page 15 Influence de la température d austénitisation LES PROPRIEES MEANIQES SON LIEES A LA EMPERARE D ASENIISAION - Il existe une d austénitisation optimale 1 afin d obtenir une ténacité maxi. - Il existe une d austénitisation optimale 2 afin d obtenir une dureté maxi. Recherche d un compromis entre la ténacité et la dureté (1< 2) Problème de déformation / usure Écaillage, rupture brutale, fissuration => Dureté / Limite élastique => énacité

16 Influence de la température de revenu sur la dureté d aciers au Mn Page 16 La dureté chute lorsque la température de revenu augmente.

17 Influence de la température de revenu sur la dureté Page 17 X1rMoV5 X153rMoV12 Le durcissement secondaire dépend de : - la température d austénitisation - la quantité d élément d addition

18 Influence de la température de revenu sur la dureté des aciers rapides Page 18 sinage HS6-5-2 Découpage emboutissage

19 Mesure tenue usure abrasive Page 19 Mesure du volume usé après frottement de l éprouvette sur du papier abrasif

20 Mesure tenue usure abrasive Page 2

21 Essais de flexion 4 points Mesure de la flèche plastique Page 21 P/2 P/2 R a La mesure de la flèche plastique permet d apprécier la ténacité du matériau L

22 Synthèse des résultats 1/2 (étude 26-28) : ténacité optimisée : résistance à l usure optimisée : compromis résistance à l usure / ténacité Page 22 Nuance raitement thermique HR Indice ténacité All. à la rupture Indice tenue usure Pin est 8MorV X55 3X55 6,3 61,8 6,3 53,5 56 X7rMo X56 2X53 2X53 56,5 6, 59,8 73,3 59,5 47,2 5,4 5,9 5,2 X9rMoV X55 3X53 3X55 55,4 63,4 58,5 68,5 3,5 27,4 47,8 59,6 56,5 X11rMoNb8.2.1 () () X6 2X53 2X56 (55,) 63,6 (6,) (47,3) 1 (2,4) (49,2) 56,3 (53,) X125rMoV X56 3X56 3X56 57,5 59,6 58,6 5,8 2,8 2,1 53,7 56,9 55,7 X153rMoV X5 3X52 2X5 56,9 57,6 58,6 5,2 1,4 2,4 56,4 52,5 5,1 HS X56 2h 3X56 2h 2X56 2h 56,5 63,2 58,2 8,3 5, ,1 54,4 HS X56 2h 3X56 2h 3X56 2h 62,3 66,3 58,2 58,2 6 62,7 PMX14rVMo X53 2X53 2X53 58,4 63,6 6,5 28,5 4,6 48,4 56,4 51,8 PMHS X56 3X56 3X56 54,5 59, 57, ,4 5,6 56,1 53,5 PMHS X56 3X56 3X56 56,3 62,3 6, >36,4 7,7 51,1 61,1 57,2

23 Synthèse des résultats 2/2 (étude 26-28) : ténacité optimisée : résistance à l usure optimisée : compromis résistance à l usure / ténacité Page 23 Nuance raitement thermique HR Indice ténacité All. à la rupture Indice tenue usure Pin test PMHS X56 2h 3X56 2h 3X56 2h 57,2 64,5 63,7 15,5 1 51,9 61,7 57,3 PMHS X52 2X56 3X56 3X56 57,7 62, 58,9 58 3,8 11,3 5 55,2 51,4 PMHS X57 3X55 3X56 59,8 62, 58,9 56,1 61,1 61,5 PMHS h+6 2h +55 2h 3X55 2h 3X56 2h 65,8 64,8 67,8 65,9 67,2 67 PMX245VrMooW X55 3X55 3X55 58,7 63,2 59,9 17,4 11,3 52,1 57,7 53 PM29VrMo X53 2h 2X53 2h 2X53 2h 57,2 63,4 6,2 3,8 52,5 61,5 59,8 (SF)X289VrMo X54 2X54 2X54 61,8 65,2 61,8 3,3,5 74,3 1 76,5

24 onclusion : Optimisation du traitement Page 24 ne amélioration des résultats est possible par l optimisation des paramètres du traitement thermique: Vitesse de refroidissement lors de la trempe empérature d austénitisation (ou de trempe) Nombre de revenu(s) empérature de(s) revenu(s) Dureté