Elément essentiel pour durcir l'acier, et la variation de la dureté HRC en fonction de la teneur en carbone d'un acier non allié. Au-delà de 0.6% de carbone, on atteint la zone des aciers à outils caractérisée par de hauts niveaux de dureté et qui correspond au domaine des aciers de travail à froid des aciers à coupe rapide. L'augmentation progressive de la teneur en carbone conduit à une réduction des domaines de température correspondant à la transformation à chaud et au traitement thermique.
Cette nuance se caractérise par des teneurs en manganèse, silicium, plus élevées, un grain moins fins, conduit à des profondeurs de trempe plus grandes.
En règle générale, cette nuance sera plus sensible à la surchauffe que les autres aciers à outils non alliés, en cas de dépassement des températures requises pour le forgeage ou la trempe.
De ce fait, le danger de tapures de trempe en cas de surchauffe sera plus grand. Leur ténacité à l'état trempé sera également moindre et ceci conduit à limiter le carbone.
Il est donc recommandé de les utiliser pour des applications qui exigent simultanément des duretés supérieures à 55 HRC et une bonne ténacité.
Ces aciers se caractérisent par une très grande finesse de grain après trempe et par une fragilité réduite pour des duretés élevées de l'ordre de 57-61 HRC.
L'acier est peu sensible à la surchauffe et présente une profondeur de trempe très limitée et constante.
Cette nuance est utilisée lorsque se pose un problème de trempabilité sur pièces plus massives ou lorsque l'on cherche à accroître la profondeur de la couche trempée pour éliminer certains risques d'écaillage.
Cet acier se trempe á l'eau mais il est possible d'envisager dans certains cas des milieux de trempe moins sévères tels que les bains de sels par exemple. ».
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| Ce sont les plus simples puisqu'ils ne contiennent que du fer et du carbone, les autres éléments y étant présents en teneur résiduelles variables selon les matières premières et le mode d'élaboration utilisés.
A teneur en carbone égales, ces aciers acquièrent à la trempe des duretés aussi élevées que celles des aciers alliés. Ils diffèrent cependant de ces derniers, par une trempabilité plus faible, ce qui limite leur emploi à des pièces de sections relativement étroites Leur trempabilité limitée conduit également à l'emploi de moyens de trempe énergiques : eau pure ou salée, et plus rarement pour des pièces de faible section, l'huile. En contrepartie, les aciers au carbone sont plus faciles à recuire ; ils sont moins durs à l'état recuit et présente de ce fait, une usinabilité et une aptitude de formage à froid bien meilleure. |
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| Les propriétés | ||||||||||||||||||||||
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| Dureté : | ||||||||||||||||||||||
| La dureté des aciers à outils non alliés pour travail à froid est relativement élevée car elle est donnée par la teneur en carbone. En revanche, la pénétration de trempe des aciers est très faible car cette propriété est donnée par les éléments d’alliage qui sont présent en très petite quantité. Pour un outillage donné, il y aura dons simplement une pellicule superficielle de quelques millimètres d’épaisseur de structure martensitique sur un cœur non transformé par manque de trempabilité. |
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| Ténacité : | ||||||||||||||||||||||
| Les aciers au carbone, après trempe á l'eau, ont une profondeur de trempe faible et un coeur non dur. La ténacité est donc en partie fonction de l'importance du volume non trempé de la pièce qui lui permet de supporter certaines sollicitations aux chocs. Le caractère tenace d'un acier au carbone est également fonction de la grosseur de grain obtenue après trempe. Plus ce grain sera fin, meilleure sera la ténacité. L'évolution de la grosseur de grain et de la profondeur de trempe en fonction de la température d'austénitisation est beaucoup plus dispersée dans les aciers fins et d’usage général que dans les aciers extra-fins, en raison des écarts de teneurs en éléments résiduels. Par ailleurs, la marge de température dont on dispose pour la trempe est relativement étroite dans les aciers fins et d'usage général en raison de la sensibilité de ces aciers au phénomène de surchauffe. |
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| Résistance à l'usure : | ||||||||||||||||||||||
Elle est faible, mais- peut être améliorée par une augmentation de la teneur en carbone (teneur minimale : 1 %). C'est un des caractères les plus déficients des aciers au carbone, qui ne peut être valablement amélioré que par l'addition d'éléments carburigénes. |
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| Résistance au revenu : | ||||||||||||||||||||||
| La dureté de 60 HRC obtenue après trempe à l'eau depuis 790 °C et revenu à 200 °C baisse très rapidement dés que l'on dépasse des températures de revenu de 300 °C (50 HRC après un revenu de 2 h à 350 °C). Cet abaissement est sensible quelle que soit la teneur en carbone de l'acier. | ||||||||||||||||||||||
| Déformation au traitement thermique : | ||||||||||||||||||||||
| Les déformations dues à la variation du volume spécifique de la couche trempée d'un acier au carbone varient proportionnellement á ce volume trempé et conduisent à une expansion. Ces déformations seront donc d'autant plus faibles que la profondeur de trempe sera plus réduite. Lors du traitement thermique, les déformations les plus à craindre sont celles qui concernent non pas le changement de volume, mais le changement de forme; ces changements de formes sont souvent importants et conduisent, par exemple, à des flèches ou des voilages et cela d'autant plus que les caractéristiques mécaniques à chaud de ces aciers sont faibles. C'est ce qui donne aux aciers au carbone la réputation de se déformer facilement aux traitements. |
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| Les nuances | ||||||||||||||||||||||
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| La norme EN ISO 4957 mai 2000, définit 6 nuances. Ces nuances correspondent à des nuances existantes dans la NFA 35-590 de décembre 1992.
(Pour mémoire nous reprendrons la correspondance des nuances ainsi que le domaine d'utilisation repris dans la NFA 35-590 décembre 1992) |
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