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Qu'est-ce que l'acier à outils ? Le guide des aciers ABRAMS® vous éclaire !

L’acier à outils (DIN EN ISO 4957) est utilisé pour la fabrication d’outils tels que des outils de coupe, des moules ou des outils de formage. Selon l’application, il est encore divisé en acier à outils non allié, allié ou fortement allié. Les aciers à outils fortement alliés forment alors une transition fluide vers l’«acier inoxydable» (inox). L’acier à outils contient toujours jusqu’à 2,1 % de carbone. Les aciers à outils peuvent être classés en fonction de leur agent de trempe sous forme d’huile, d’air ou d’eau, mais aussi en fonction de leur utilisation : acier pour travail à froid, acier pour travail à chaud et acier pour travail rapide.

L’acier pour travail à froid est un acier à outils utilisé à une température d’utilisation allant jusqu’à 200 °C sur la surface de coupe. Selon les alliages ajoutés, il peut présenter une grande aptitude au durcissement à cœur, au polissage, à la résistance à l’usure, à la dureté de surface et à la ténacité. Son domaine d’application est ici entre autres le laminage à froid, l’usinage ou le guidage.

L’acier pour travail à chaud est utilisé pour la fabrication d’outils destinés à être utilisés à des températures allant jusqu’à 400 °C. Il est également utilisé pour la fabrication de pièces de rechange. Il est utilisé dans des domaines tels que les poinçons de presse, les moules de coulée sous pression et les matrices, car il présente des propriétés telles que la résistance à la chaleur, la ténacité à chaud ou la résistance à l’usure thermique.

Qu'est-ce que l'acier à outils non allié ?

L’acier à outils non allié, aussi appelé acier au carbone est un acier avec une teneur en carbone de 0,5 à 1,5 % qui ne contient pas d’autres éléments d’alliage en quantité significative. Il peut être trempé par un traitement thermique combiné.  La trempe et le revenu se composent d’une trempe puis d’un revenu de la nuance d’acier souhaitée. Cela permet d’augmenter drastiquement la dureté de la surface, en fonction de la teneur en carbone de l’acier.

Les aciers à outils non alliés sont des aciers pour le travail à froid et peuvent être utilisés jusqu’à une température de service de 200°C.  Ils ne sont pas entièrement trempables à cœur, mais se distinguent par une dureté de surface élevée, une grande résistance à l’usure et une bonne capacité de coupe.

L’acier à outils non allié est approprié pour la fabrication d’outils simples qui sont plutôt soumis à une faible sollicitation.

Pour les aciers à outils non alliés, on peut encore une fois différencier entre une faible teneur en carbone, env. 0,05 – 0,24 % (1.0570 /AFNOR E36-3 – St52-3), une teneur moyenne en carbone, env. 0,25 – 0,6 % (1.1730 /AFNOR XC48- C45U), une teneur élevée en carbone, env. 0,60 – 1,00 % et une teneur très élevée en carbone, env. 1,00 – 1,5 %.

L’acier à outils allié fait généralement référence aux aciers qui, outre le fer (Fe) et le carbone (C), contiennent d’autres éléments d’alliage en quantité suffisante pour modifier les propriétés de l’acier de base. L’ajout de chrome, de silicium, de nickel, de manganèse, de molybdène ou de vanadium, par exemple, dans une proportion totale d’alliage de 5 % maximum, permet d’influencer la ténacité, la résistance à l’usure à chaud ou la résistance au revenu, entre autres.

Les aciers à outils alliés peuvent être des aciers pour travail à froid ou des aciers pour travail à chaud et conviennent pour des températures d’usinage allant jusqu’à 400°C. (à l’exception de l’acier pour travail à froid 1.2990 mod. / AFNOR 1.2990 mod. adapté jusqu’à 500 °C). Pour des températures d’usinage allant jusqu’à 600°C, on utilise de l’acier rapide.

Contrairement à l’acier non allié, l’acier allié peut être trempé à cœur. Pour ce faire, il est chauffé puis trempé dans l’huile, l’air ou l’eau.

Grâce à sa plus grande résistance à la chaleur, à sa plus grande dureté et à sa plus grande résistance au revenu, il convient à la fabrication d’outils soumis à des contraintes plus élevées.

Les aciers à outils fortement alliés et aussi les aciers rapides sont utilisés pour les outils à haute résistance. Les aciers fortement alliés se reconnaissent, pour les différencier des aciers alliés, au X qui précède le nom court de l’acier, comme par ex. le 1.2379 / AFNOR Z160CDV12 – X153CrMoV12. Ils ont une teneur en carbone allant jusqu’à 2,1 % (1.2436/ AFNOR Z210CW12  – X210CrW12, 1.2080 /AFNOR Z200C12 mod.  – ~X210Cr12) et d’autres éléments d’alliage avec une teneur totale de 6 à 30 %. Les aciers à outils fortement alliés sont en partie appropriés pour des températures de travail allant jusqu’à 600 °C et répondent à au moins une de ces propriétés : bonne usinabilité, une haute ténacité, une haute résistance à l’usure ou une haute dureté de travail.

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