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métallographiques

Nomenclature

La désignation « A2 » signifie que c’est un acier de la catégorie « outil » trempable à l’air (« A » pour « air »), et ce, même pour des pièces de dimensions élevées. Il contient de 0,95 % à 1,05 % de carbone et est aussi allié au chrome, au molybdène et au vanadium. Les désignations possibles pour cet acier outil sont B. S.BA 2, Cr5Mo1V, SKD12, DIN 1.2363, X100CrMoV5-1 et UNS T30102.

Méthode d’élaboration

Le cycle de trempe et revenu a été appliqué sur un échantillon d’acier AISI A2 préalablement à l’état « sphéroïdisé ». Les paramètres du cycle thermique sont les suivants :

1. Montée en température à 250 °C/h jusqu’à une température d’austénitisation de 970 °C;
2. Maintien pendant 1 heure à 970 °C;
3. Trempe à l’air forcé (soufflé) jusqu’à 65 °C;
4. Revenu de détente par un maintien à 190 °C pendant 3 heures;
5. Refroidissement à l’air calme.

État métallurgique

L’état « trempé et revenu » est un état terminal d’une pièce en acier outil A2. Comme l’acier AISI A2 contient du chrome (5 %) et du molybdène (1 %), sa trempabilité à l’air est totale pour des échantillons jusqu’à 100 mm de section. Un revenu de détente (200 °C) ou d’adoucissement (525 °C-600 °C) peut être appliqué. La température du revenu permet d’éliminer les contraintes internes, de diminuer la dureté, d’augmenter la ténacité et de stabiliser les dimensions. L’acier A2 peut subir une trempe par le froid jusqu’à -80 °C (suivie d’un long revenu entre 100 °C et 140 °C) pour compléter la transformation de l’austénite résiduelle en martensite. Il est aussi apte à la nitruration.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone d’environ 1,00 % augmente la trempabilité et la dureté de la martensite produite après le cycle de trempe. Le soufre et le phosphore sont maintenus sous 0,03 % pour éviter la création de précipités indésirables (FeS, Fe₃P). L’ajout de chrome et de molybdène augmente la trempabilité et améliore la résistance à l’usure par rapport au W1.

Remarques sur la microstructure

L’attaque au picral 4 % fait ressortir une matrice martensitique (brunâtre) parsemée de fins carbures de chrome (sphériques). Quelques larges carbures de chrome/molybdène/vanadium ont persisté après le cycle de trempe (austénitisation, trempe et revenu de détente).

L’attaque au nital 2 % révèle les joints de grains, mais ceux-ci sont à peine visibles.

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’acier outil A2 est un alliage disponible et à coût moyen spécialement conçu pour le travail à froid d’autres pièces métalliques. La trempe à l’air aide à réduire davantage les distorsions causées par les milieux de trempe plus agressifs comme l’huile, l’eau ou la saumure (mélange « sel + eau »).

La dureté de la pièce se situe généralement entre 62 HRC et 64 HRC après trempe à l’air. Le double revenu après la trempe permet d’ajuster la dureté, typiquement entre 54 HRC et 60 HRC.

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-41 Acier AISI A2 Sphéroïdisé

Applications possibles

La nuance « A2 » est souvent intermédiaire entre la nuance « O1 » et la nuance « D2 », car elle offre un équilibre entre ténacité et résistance à l’usure. Cet acier est considéré comme étant « universel » pour le travail à froid et présente les caractéristiques suivantes :

• une bonne aptitude à la trempe;
• une excellente stabilité dimensionnelle après la trempe;
• une bonne usinabilité (à l’état sphéroïdisé);
• une résistance élevée à la compression;
• une bonne résistance à l’usure;
• un compromis entre ténacité et résistance à l’usure.

À l’état sphéroïdisé : état de livraison général et état transitoire pour la mise en forme de l’outil et l’usinage (état métallurgique idéal).

À l’état trempé-revenu : état métallurgique désiré pour la pièce en service, principalement utilisé comme outils pour le travail à froid.

Applications typiques : outils de coupes (poinçonnage, perçage, cisaillage, cisaille à froid), outils de formage (cintrage, repoussage, emboutissage, matrices d’estampage à froid, matrices d’extrusion, cylindres de laminoirs à tubes et profilés, matrices de découpe), poinçons d’estampage à froid, mors de forgeage, jauges, outils de mesures, glissières, coussinets, manchons.

Provenance/Fabrication

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

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