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métallographiques

Nomenclature

La désignation « W1 » signifie que c’est un acier de la catégorie « outil » trempable à l’eau (« W » pour water) dont l’élément d’alliage principal est le carbone, entre 0,6 % et 1,4 %. Les désignations possibles pour cet acier outil sont DIN C125W et UNS T72301.

Méthode d’élaboration

La présence de moins de 0,1 % de chrome, de nickel, de cuivre et de molybdène vient du fait de la méthode d’élaboration et des produits fabriqués dans les aciéries. La méthode d’élaboration permet un alliage très faible en soufre et en phosphore, ce qui explique pourquoi le manganèse et le silicium sont à faible teneur.

Le traitement thermique de recuit de normalisation a été effectué à partir de l’acier outil W1 à l’état sphéroïdisé (fiche Ac-14). La rampe de montée est de 400 °C/h jusqu’à la température de maintien dans le domaine austénitique de 870 °C (pendant 30 minutes). L’échantillon est par la suite sorti du four et refroidi à l’air calme jusqu’à 20 °C.

État métallurgique

Le recuit de normalisation d’un acier outil W1 consiste à austénitiser, puis à laisser refroidir la pièce à l’air calme. C’est un état intermédiaire avant l’application d’un cycle de trempe suivi d’un revenu.

L’usinabilité et l’aptitude à la mise en forme sont réduites après ce type de traitement par rapport au recuit de sphéroïdisation.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone de 0,94 % agit sur la trempabilité et la dureté de la martensite produite après le cycle de trempe. Le soufre et le phosphore sont maintenus sous 0,01 % pour éviter la création de précipités indésirables (FeS, Fe₃P).

Remarques sur la microstructure

Après le maintien dans le domaine d’austénitisation, le refroidissement à l’air est tout juste assez rapide pour minimiser la formation de cémentite proeutectoïde. La cémentite proeutectoïde se trouve aux joints de grains perlitiques, où elle les épaissit.

La microstructure générale est à 99 % perlitique et comporte des zones de perlite grossière et de perlite fine.

Certains précipités de MnS sont présents de même que des inclusions d’oxydes (Al₂O₃, MgO). La présence d’oxydes de fer est remarquée à un endroit précis, environ 200 µm sous la surface. L’analyse au microscope électronique à balayage a permis d’identifier le « composé orange », qui est un nitrure de titane, au centre duquel se trouve un noyau de MnS (voir l’onglet Constituants).

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’état normalisé est un état de livraison général. Une pièce en acier AISI W1 est rarement utilisée en service avec cet état métallurgique, qui procure une dureté qui se situe entre 30 et 35 HRC et un allongement à la rupture inférieur à 10 %. C’est l’état idéal en préparation au cycle de trempe suivi d’un revenu.

Préparation métallographique

1. Meulage sur papier 220 grains (2 min.), 320 grains (2 min.), 500 grains (1 min.);
2. Polissage avec particules diamantées : MD-Largo 6 µm (5 min.), MD-DAC 3 µm (5 min.), MD-CHEM avec OP-U Non-Dry ou OP-S Non-Dry (1 min.) (finition optionnelle).

Fiches d’alliages associés

• Ac-14 Acier AISI W1 Sphéroïdisé
• Ac-18 Acier AISI W1 Recuit complet

Applications possibles

À l’état normalisé : usinage possible, faible déformation tolérée, résistance mécanique (Rm) supérieure à 1000 MPa, préparation au cycle de trempe et revenu.

À l’état sphéroïdisé : étape intermédiaire pour la mise en forme de l’outil et l’usinage.

Applications typiques (à l’état trempé-revenu) : outils de forgeron, ciseaux à froid, poinçons, outils de formage à froid, couteaux, ciseaux, cisailles, rasoirs, ciseaux pour le travail du bois.

Provenance/Fabrication

La barre de 1 pouce de diamètre est distribuée par Precision Marshall Steel Company, Pennsylvanie, États-Unis.

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