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Effets des éléments d'alliage dans l'acier
Les Bases
L'acier est une combinaison de fer et de carbone. La base est
une matrice composée de molécules de fer entre lesquelles sont insérés les
molécules suspendues du carbure de fer (cementite). Quand de l'acier est chauffé
à température prescrite puis refroidie à une cadence spécifique, il subit les
changements physiques qui se manifestent sous forme de diverses microstructures.
Ces microstructures fournissent un éventail de propriétés mécaniques, faisant de
l'acier un métal au propriétées extrêmement souple.
Des éléments d'alliage
sont ajoutés à l'acier pour modifier ses propriétées.
Carbone
Le carbone est essentiel à la formation des microstructures
recherchées, la martensite est la plus dure de ces microstructures, et la plus
recherchée par les coutelliers. La dureté de l'acier (ou plus exactement, la
trempabilité) est augmentée par l'ajout de 0,65 pour cent ou plus de carbone. La
résistance à l'usure peut être augmentée avec des teneurs jusqu'à environ 1,5
pour cent. Au delà de cette quantité, l'augmentation de la teneur en carbone
réduit la dureté et augmente la fragilité. Les aciers utilisés par les
coutelliers contiennent généralement entre 0,5 et 1,5 pour cent de carbone. Ils
sont décrits comme suit:
Manganèse
Le manganèse est présent dans presque tous les aciers
commerciaux.
Il augmente la trempabilité, diminue la vitesse de trempe
critique ce qui rend l'acier plus stable dans la trempe, Les aciers avec du
manganèse peuvent être trempés dans le pétrole plutôt que l'eau, et sont donc
moins susceptibles de fendre en raison d'une réduction du choc thermique. Le
manganèse est aussi utilisé comme désoxydant.
Chrome
Cet élément a beaucoup d'effets intéressants sur l'acier.
Quand 5 pour cent de chrome ou plus sont utilisés en même temps que le
manganèse, la vitesse de trempe critique est réduite au point que l'acier peut
durcir à l'air. Le chrome peut également augmenter la dureté de l'acier, ainsi
que sa résistance à l'usure. Mais un des effets le plus plus connu du chrome sur
l'acier, est sa tendance à améliorer la résistance à la corrosion. Les aciers
avec 14 pour cent ou plus de chrome sont désignés sous le nom d'aciers
inoxydables.
Silicium
Le silicium est utilisé comme désoxydant en faible teneurs 0,2
à 0,5 p. 100 Il est aussi utilise comme élément d’alliage avec de plus fortes
teneurs, pour améliorer la résitance l’oxydation et à la déformation, ou pour la
fabrication d'aciers à propriétés particulières (haute perméabilité magnétique).
Nickel
Le nickel est employé dans les aciers à basse teneur en
carbone pour augmenter la dureté et la trempabilité. Le nickel tend également à
aider à réduire les déformation pendant la phase de trempe .
Molybdène
Le molybdène augmente la dureté de l'acier, ralentit la
vitesse de trempe critique, et augmente la résistance à la traction à hautes
températures. Mais aussi les qualités d'usinage et la résiatance à la
corosion.
Vanadium
Le vanadium aide la croissance de grain de commande pendant le
traitement thermique. En empêchant la croissance de grain il aide à
l'augmentation la dureté et la résistance de l'acier.
Tungstène
Utilisé à faible teneurs, le tungstène se combine avec des
carbures libres pendant le traitement thermique, pour produire une résistance à
l'usure élevée avec peu ou pas de perte de dureté. Les teneurs élevées combinées
avec du chrome donne à acier une propriété connue sous le nom de dureté rouge.
Ceci signifie que l'acier ne perdra pas sa dureté lors d'une utilisation à
températures élevées. Un exemple serait des outils conçus pour couper les
matériaux durs a des vitesses élevées où le frottement entre l'outil et le
matériaux produirait des températures élevées.
Cuivre
L'ajout du cuivre dans les quantités de 0,2 à 0,5 pour cent
améliore principalement la résistance des aciers à la corrosion atmosphérique.
Il convient noter qu'en ce qui concerne des aciers de coutelerie, le cuivre a un
effet néfaste à la qualité extérieure et au comportement à chaud.
Bore
Le bore peut de manière significative augmenter la
trempabilité de l'acier sans perte de ductilité. Son efficacité est la plus
apparente à des basses teneurs en carbone. L'ajout du bore s'étend
habituellement de 0,0005 à 0,003 pour cent.
Titane
Cet élément une fois utilisé en même temps que le bore,
augmente l'effet du bore sur la trempabilité de l'acier.
Cobalt
Le cobalt est utilisé dans des aciers très spéciaux dont il
modifie certains processus structuraux Augmente la resistance et la dureté, et
permet la trempe à des tempèratures plus haute.
intensifie les effets
individuels d'autres éléments dans les aciers plus complxes.
Nickel
Augmente la dureté et la résitance, apporte des propriétées
anti corrosion.
phosphore
Augmente la résistance et la dureté et améliore les qualitées
d'usinage,
mais apporte un risque de casse à de trop haute
concentration.
A faible teneur, améliore la résistance de l’acier à
l’oxydation.
Soufre
Augmente les qualitées d'usinage en petite quantitées.
Alluminium
l'alluminium
est avant tout un puissant désoxydant. Il se rencontre plus rarement comme
élément d’alliage dans des cas particuliers où il intervient dans certains
processus de durcissement.
| GIN-1(G2) | ATS-34 | ATS-55 | AUS-6 (6A) | AUS-8 (A8) | AUS-10 (10A) | |
| Carbone Chrome Cobalt Cuivre Manganèse Molybdène Nickel Phosphore Silicium Soufre Tungsten Vanadium |
0.9 15.5 0.60 0.30 0.02 0.37 0.03 |
1.05 14.00 0.40 4.00 0.03 0.35 0.02 |
1.00 14.00 0.40 0.20 0.50 0.60 0.40 |
0.55 - 0.65 13.0 - 14.5 1.00 0.49 0.04 1.00 0.03 0.10 - 0.25 |
0.70 - 0.75 13.0 - 14.5 0.50 0.1 - 0.3 0.49 0.04 1.00 0.03 0.10 - 0.25 |
0.95 - 1.0 13.0 - 14.5 0.50 0.10 - 0.30 0.49 0.04 1.00 0.03 0.10 - 0.25 |
| CPM 420V | VG-10 | MBS-26 | 440A | 440B | 440C | |
| Carbone Chrome Cobalt Cuivre Manganèse Molybdène Nickel Phosphore Silicium Soufre Tungsten Vanadium |
2.20 13.00 1.00 9.00 |
2.15 17.00 0.40 0.40 0.40 5.50 |
0.95 - 1.05 14.5 - 15.5 1.3 - 1.5 0.50 0.90 - 1.20 0.30 0.60 0.10 - 0.30 |
0.85 - 1.00 13.0 - 15.0 0.30 - 0.60 0.15 - 0.25 0.04 0.65 0.01 |
0.60 - 0.75 16.0 - 18.0 1.00 0.75 0.04 1.00 0.03 |
0.75 - 0.95 16.0 - 18.0 1.00 0.75 0.04 1.00 0.03 |
| 440XH | 425 | BG-42 | 0-1 | Sandvik 12C27 | W-2 | |
| Carbone Chrome Cobalt Cuivre Manganèse Molybdène Nickel Phosphore Silicium Soufre Tungsten Vanadium |
1.60 16.00 0.50 0.80 0.35 0.40 0.45 |
0.54 13.50 0.35 1.00 0.35 |
1.15 14.50 0.50 4.00 0.30 1.20 |
0.85 - 1.00 0.40 - 0.60 1.00 - 1.40 0.40 - 0.60 0.30 |
0.60 13.50 0.40 0.40 |
0.85 - 1.50 0.15 0.10 - 0.40 0.10 0.20 0.10 - 0.40 0.15 0.15 - 0.35 |
| 154CM | 1095 | 5160 | 52100 | |||
| Carbone Chrome Cobalt Cuivre Manganèse Molybdène Nickel Phosphore Silicium Soufre Tungsten Vanadium |
1.05 14.00 0.50 4.00 0.30 |
0.90 - 1.03 0.30 - 0.50 0.04 0.05 |
0.56 - 0.64 0.70 - 0.90 0.75 - 1.00 0.035 0.15 - 0.30 0.04 |
1.10 1.50 0.35 0.35 |