What is Tool Steel

Comme vous pouvez le deviner, l'acier à outils gagne son nom en étant principalement utilisé pour les outils. Si vous imaginez alors un tournevis en acier, une pince, ou une clé, vous auriez raison-mais les articles créés du groupe d'acier à outils se composent de beaucoup plus. Au sein de l'industrie sidérurgique, l'acier à outils désigne également les machines-outils, y compris celles utilisées pour la fabrication d'autres produits métalliques. Pour répondre aux normes de cet usage exigeant, l'acier à outils est connu pour être extrêmement dur, résistant à l'abrasion et à la déformation, et sa capacité de tenir un tranchant. Bien que la composition chimique de l'acier soit importante, la méthode de production doit être soigneusement contrôlée pour obtenir les qualités appropriées attendues dans l'acier à outils.

Groupes d'acier à outils

L'acier à outils est classé en six groupes, tous en acier au carbone allié avec un ou plusieurs de ces éléments principaux: le molybdène, le tungstène, le chrome et le vanadium. La plupart des aciers à outils proviennent de déchets d'acier recyclés, mais tous les débris d'acier ne conviennent pas à l'acier à outils. Les déchets d'alliage contenant des éléments qui résistent à l'oxydation (tels que le nickel, le cobalt ou le cuivre) entraveront le développement des carbures dans la structure du métal, et les carbures sont essentiels à la création d'acier à outils. Pour s'assurer que le métal sera un mélange optimal, l'acier à outils sera généralement composé de 75% de déchets d'usine complétés par de la ferraille d'acier achetée.

La première étape est la fusion primaire, où la ferraille est chauffée jusqu'à fusion. Le plus souvent, cela se fait dans un four à arc électrique (eaf) en raison de sa méthode de production à moindre coût. Cependant, il est essentiel d'éviter la contamination pendant le processus de fusion pour créer l'acier de la plus haute qualité. Bien que l'eaf soit largement utilisé pour l'acier à outils, il existe un risque de contamination par la poussière ou des traces de métaux résistants à l'oxydation provenant de lots précédents. Pour l'acier à outils supérieur d'entaille, une méthode alternative connue sous le nom de raffinage de laitier électrique (esr) est employée pour fondre l'acier. Au lieu d'un four, esr utilise des courants électriques pour surchauffer et fondre lentement le métal. Tout en étant un processus plus coûteux, l'esr produira un type d'acier plus raffiné sans imperfections de surface apparentes.

Après la fusion et l'alliage, l'acier est versé dans des lingotières, puis forgé dans les formes souhaitées. C'est là que les six groupes d'acier à outils sont déterminés par leur traitement:

• Durcissement à l'eau: également connu sous le nom d'acier à outils du groupe w, la propriété déterminante de ce groupe est trempée à l'eau. La trempe dans l'eau risque de déformer ou de fissurer l'acier avec son refroidissement rapide, et donne un métal relativement fragile. Pour cette raison, l'acier à outils durci à l'eau n'est pas considéré comme approprié pour des utilisations industrielles à haute température; une fois que la température approche 300 degrés Fahrenheit, il y a ramollissement notable des pièces en acier. Les articles typiques faits d'acier de W-groupe incluent des ciseaux, de plus petits outils à main, et des ressorts.

• Résistant aux chocs: l'acier à outils du groupe s est remarquable pour sa ténacité et sa capacité à résister aux chocs répétés. Ceci est obtenu en utilisant de l'acier à faible teneur en carbone pendant sa production, étant donné que la teneur en carbone plus élevée donne un produit plus dur mais plus fragile. L'alliage avec le silicium, le tungstène, et le chrome donne la résistance à l'usure supplémentaire et la résistance à la traction. Il est ensuite trempé dans l'huile, ce qui permet un refroidissement plus doux que l'eau et aide à produire un métal avec un haut degré de durabilité. Les articles faits d'aciers à outils de s-groupe incluent des matrices de vaisselle, des marteaux d'impact pour des pistolets de clous, et des lames de cisaillement utilisées en coupant la plaque d'acier lourde.

• Haute vitesse: ce groupe est principalement utilisé pour les outils de coupe, ce qui nécessite un type d'acier très dur et résistant à l'abrasion. Tungstène, le chrome et le vanadium permettent à l'acier hs de résister à des températures très élevées, telles que le frottement thermique créé lors de la coupe d'autres métaux. Il parvient également à tenir un tranchant avec une utilisation répétée, permettant des vitesses plus élevées lors de la coupe sans avoir à faire une pause pour réaffûter. L'acier de hs peut être trouvé dans divers outils de coupe tels que des peu de perceuse, des lames de scie, et des coupeurs de fraisage.

• Travail à chaud: les aciers de travail à chaud (groupe h) sont utilisés pour couper et façonner des matériaux à des températures très élevées. Pour obtenir un acier qui peut résister à une exposition prolongée à une chaleur intense, les aciers du groupe h sont constitués d'un acier à faible teneur en carbone avec un pourcentage plus élevé de teneur en alliage. Ceci produit un acier à outils avec une grande quantité de carbures, ce qui lui confère une bonne ténacité globale et une bonne résistance à l'usure. L'utilisation la plus courante pour l'acier chaud de travail est de produire d'autres articles en métal parce qu'il peut résister à la chaleur requise pour forger et mouler d'autres métaux. Il est utilisé dans les machines telles que les matrices de pression, l'extrusion et l'équipement de forgeage.

• Travail à froid: ce type d'acier à outils est réduit en trois groupes connus sous le nom de série a (trempé à l'air), série o (trempé à l'huile) et série d (haute teneur en carbone/chrome). Tous les trois sont destinés à être utilisés pour couper ou former des matériaux à basse température.

• Usage spécial: ce groupe comprend les aciers à outils avec des éléments d'alliage tels que le nickel, qui résistent généralement à la formation de carbures. Le temps et l'effort supplémentaires requis pour produire ces aciers à outils les rend trop chers pour des usages généraux, ainsi ils sont fabriqués pour l'usage spécifique. L'acier à outils à usage spécial peut être trouvé dans les matrices de moulage en plastique, le moulage sous pression en zinc et les exercices.