Acier rapide

Cet article est lié aux composés du fer et du carbone

Fer Carbone

Phases

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Acier

Acier Corten Acier duplex Acier électrique Acier galvanisé Acier inoxydable Acier maraging Acier rapide Désignation normalisée

Autre produits ferreux

Fonte Fer puddlé Fer forgé

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Le terme acier rapide (AR), ou ARS pour « acier rapide supérieur », désigne les aciers outils ayant la capacité de conserver leur trempe à haute température. Ils sont notamment employés pour la découpe à haute vitesse (foret, …), d'où leur désignation (en anglais : high speed steel, abrégé HSS).

Les aciers rapides sont généralement utilisés à des duretés importantes (> 60 HRC) où ils conservent une résilience acceptable. Ils présentent en général une forte résistance à l'usure du fait de leur fort alliage et de la présence significative d'éléments producteurs de carbures durs tels que le tungstène et le vanadium.

Les premiers aciers rapides modernes ont été produits aux États-Unis en 1910 (acier T1 -norme AISI-), ils se caractérisaient par une teneur importante en tungstène.

Dans les années 1930 ont été introduits des aciers rapides à base de molybdène (nuance la plus commune M2 -norme AISI-) d'un coût inférieur à celui des aciers rapides au tungstène (du fait du coût de ce dernier élément).

Ces normes d'aciers restent utilisées de nos jours, les aciers rapides au molybdène restant les plus courants.

Désignation normalisée

D'après la norme française NF A 35-573/4, on peut citer quelques nuances courantes d'aciers rapides :

• Z90WDCV 06-05-04-02 (HSS, Acier super rapide, désignation AISI M2)
• Z85WDKCV 06-05-05-04-02 (HSS-E Co 5, Acier super rapide à 5% de cobalt, désignation AISI M35)
• Z110DKCWV 9.8.4.2.1 (HSS-E Co8, Acier super rapide à 8% de cobalt, désignation AISI M42)
• Z130WDCV 06-05-04-04 (HSS-E, Acier super rapide surcarburé au vanadium, désignation AISI M4)

Selon la norme européenne EN 10027, ces nuances d'acier rapide sont désignées par les lettres HS suivies, dans l'ordre, des teneurs en % massique de tungstène, molybdène, vanadium et cobalt.

Revêtements

Le revêtement des aciers rapides est fréquemment employé pour améliorer sa tenue comme la qualité de l'usinage.

Revêtement TiN

Il s'agit d'un dépôt physique d'une couche de nitrure de titane sur les parties actives de l'outil. Ce dépôt se fait sous vide au procédé PVD (Dépôt physique par phase vapeur), à une température de 500 °C. On obtient ainsi une couche d'une grande dureté (2 300 HV) dont l'épaisseur est comprise entre 2 et 4 microns. La couleur caractérisant le revêtement TIN est le jaune or.

Intérêt :

• Amélioration de l'état de surface de la pièce usinée ;
• Augmentation possible de la vitesse de coupe et de l'avance ;
• Accroissement de la durée de vie de l'outil ;
• Meilleure résistance à l'abrasion et à la corrosion ;
• Diminution du collage des copeaux à froid.

Revêtement TiCN

Dépôt physique d'une couche de carbonitrure de titane par le même procédé que le revêtement TIN (procédé PVD). La dureté du revêtement est extrêmement élevée (3 000 HV) pour une épaisseur de revêtement de 2 à 3 microns. La couleur gris mauve/gris bleu caractérise ce revêtement.

Intérêt :

• Accroissement important de la durée de vie de l'outil ;
• Coefficient de frottement et échauffement nettement diminués ;
• Très grande résistance à l'usure sur la dépouille des arêtes ;
• Augmentation considérable des conditions de coupe qui entraîne une meilleure productivité et permet d'optimiser l'utilisation des machines ;

L'utilisation des outils revêtus TiCN est généralement associée à l'usineage des aciers à haute résistance, des aciers abrasifs ou des fontes, ainsi que les cuivres et de ses alliages.

Autres revêtements

• Revêtement CrN

Dépôt physique de nitrure de chrome, de couleur gris acier-chrome, dureté de 1 750 HV, d'épaisseur de 2 à 3 microns. Ce revêtement est destiné à l'usinage des alliages réfractaires base nickel ou cobalt, ainsi que les aciers inox réfractaires.

• Revêtement CrC

Dépôt physique de carbure de chrome de couleur gris-argent, dureté 1 850 HV, d'épaisseur de 2 à 3 microns. Ce revêtement est réservé à l'usinage du titane et ses alliages.