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métallographiques

Nomenclature

La désignation « D2 » signifie que c’est un acier de la catégorie « outil » trempable à l’air ou à l’huile. Cette nuance possède une haute teneur en carbone et en chrome (≈ 12 %) avec des additions de molybdène et de vanadium. Il est l’acier à outils le plus utilisé pour les outils devant effectuer du travail à froid. Les désignations possibles pour cet acier outil sont B. S.BD 2, X153CrMoV12, JIS SKD11, DIN 1.2379, GB Cr12MoV et UNS T30402.

Méthode d’élaboration

La méthode d’élaboration en aciéries permet d’obtenir un alliage à très faibles teneurs en soufre et en phosphore.

État métallurgique

Le recuit de sphéroïdisation est caractérisé par une succession de refroidissements très lents et de remontées au-dessus de la température eutectoïde. Au refroidissement final, le diagramme d’équilibre fer‑carbone est étroitement suivi. L’état recuit de sphéroïdisation n’est pas l’état terminal d’un outil D2. C’est un état intermédiaire qui permet d’usiner la pièce aux dimensions requises ou d’effectuer une déformation à froid.

Remarques sur la composition chimique

La teneur en carbone d’environ 1,50 % augmente la trempabilité et la dureté de la martensite produite après le cycle de trempe. La teneur en chrome est très élevée (12 % pour tous les aciers de la série « D »). L’ajout de molybdène et de vanadium crée des carbures très durs, ce qui augmente la dureté ainsi que la résistance à l’usure abrasive.

Le soufre et le phosphore sont maintenus sous 0,03 % pour éviter la création de précipités indésirables (FeS, Fe₃P).

Remarques sur la microstructure

La matrice ferritique est entièrement parsemée de carbures de fer et de chrome « globularisés ». C’est cette globularisation des carbures qui porte le nom de sphéroïdisation. Les attaques au picral 4 % et au nital 2 % rendent visibles quelques carbures massifs (chrome et vanadium). L’attaque au nital 2 % révèle quelques joints de grains, mais ils sont à peine visibles. À un grossissement de 200X, le sens de l’écrouissage peut être distingué en raison de l’alignement et de la forme des carbures massifs.

Remarques sur les propriétés mécaniques

L’acier outil D2 est l’alliage le plus disponible de la série « D » et est spécialement conçu pour le travail à froid d’autres pièces métalliques. L’état recuit de sphéroïdisation n’est toutefois pas l’état terminal. C’est un état intermédiaire qui facilite l’usinage de la pièce aux dimensions requises ou qui permet d’effectuer une déformation à froid (A_R ≈ 17 %). 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 mélange « sel + eau ».

La dureté de la pièce se situe généralement entre 62 HRC et 65 HRC après trempe à l’air. Un double revenu de détente (à 232 °C ou à 371 °C) peut être appliqué pour réduire les contraintes internes, ou d’adoucissement (427 °C à 650 °C) si la ténacité est un requis pour l’application.

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-44 Acier AISI D2 Trempé et revenu 505 °C

Applications possibles

L’acier à outils D2 est le plus couramment utilisé pour les outils de travail à froid. Il est très résistant à l’usure abrasive, mais sa ténacité est inférieure à celle des autres aciers outils utilisés pour le travail à froid. Il présente les caractéristiques suivantes :

• une résistance élevée à l’usure;
• une résistance élevée à la compression;
• une dureté superficielle élevée après trempe;
• une bonne aptitude à la trempe en profondeur;
• une excellente stabilité à la trempe;
• une bonne tenue à chaud après revenu.

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 découpes (cisailles à froid à course réduite, lames pour le déchiquetage de déchets plastiques, cisailles rotatives, outils de tronçonnage et d’ébarbage pour ébauches [à froid et à chaud], fraises à bois, alésoirs, broches), outils de formage et matrices (cintrage, estampage, emboutissage, repoussage au tour, fluotournage, poinçons d’estampage à froid, matrices de filage à froid, matrices de tréfilage, outils à rouler les filets, outils de refoulement à froid, marteaux de broyage, jauges, outils de mesure, glissières, coussinets, douilles, roulettes de moletage, buses de sablage) et autres applications (cylindres de laminoirs à tubes et profilés, matrices de formage pour céramique, briques, carreaux, meules, comprimés et plastiques abrasifs, matrices d’extrusion).

Provenance/Fabrication

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

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