L’acier à outils est un type d’acier dont les propriétés mécaniques en font un matériau recherché pour les outils. Les aciers à outils se distinguent par leur dureté, leur capacité à conserver une arête vive ou leur résistance aux dommages causés par l’abrasion et la déformation. Il existe un certain nombre d’aciers alliés et au carbone, généralement fabriqués par un produit de traitement thermique et de trempe, qui conviennent comme aciers à outils. L’acier à outils est fabriqué dans de nombreuses qualités différentes et peut être utilisé pour fabriquer des outils tels que des matrices d’emboutissage, des équipements de construction et des haches. En plus de la fabrication d’outils, il est également utilisé dans d’autres applications qui nécessitent des matériaux ayant les propriétés mécaniques de l’acier à outils.
Les différentes nuances d’acier à outils sont fréquemment classées selon un système appelé nuances d’acier SAE ou nuances d’acier AISI/SAE, créé par la Society of Automotive Engineers (maintenant SAE International) et l’American Iron and Steel Institute. Il catégorise chaque type d’acier avec une lettre qui indique ses propriétés ou son mode de production, comme la nuance W pour les aciers trempés à l’eau ou la nuance S pour les aciers résistants aux chocs. Chaque type d’acier au sein de ces grandes catégories reçoit ensuite un numéro individuel qui suit la lettre.
La forme la plus courante d’acier à outils est la qualité W, une forme d’acier au carbone populaire en raison de son faible coût. Certains types d’acier de qualité W comprennent également du silicium, du molybdène ou du manganèse pour augmenter la ténacité de l’acier. On l’appelle durci à l’eau parce que l’eau est utilisée pendant la trempe, une étape du processus de production de nombreux aciers dans laquelle l’acier chauffé est rapidement réduit en température. L’acier à outils de qualité W est dur, mais a tendance à être cassant et ne résiste pas bien à des températures supérieures à 302 °F (150 °C). Les aciers à outils de qualité W sont couramment utilisés pour fabriquer des lames telles que des lames de cisaillement et des rasoirs ; pièces de machines pour machines qui ne rencontrent pas ou ne produisent pas de températures élevées ; et des outils tels que des marteaux, des perceuses et des burins.
Les nuances A, O et D sont des aciers produits par écrouissage, un processus dans lequel l’acier est soumis à des contraintes mécaniques jusqu’à ce qu’il subisse une déformation plastique, une modification permanente de la microstructure de l’acier. Ce processus augmente la résistance à la traction et la dureté de l’acier tout en réduisant sa ductilité, et les formes d’acier qui en résultent sont couramment utilisées à des fins telles que les lames et les machines-outils. L’acier de qualité O est durci à l’huile tandis que la qualité A est durcie à l’air, des méthodes qui produisent moins de distorsion dans l’acier que la trempe à l’eau. L’acier de qualité D contient une grande quantité de chrome, qui compose 10 à 18 % de l’alliage. En plus du chrome, les aciers de qualité A, O et D sont souvent alliés à d’autres métaux, notamment le manganèse, le tungstène et le vanadium, et à des non-métaux tels que le soufre et le phosphore.
L’acier de qualité H est un acier à outils de travail à chaud, créé en provoquant une déformation plastique de l’acier par une exposition prolongée à des températures élevées. Ces aciers ont une résistance et une dureté élevées, mais de légères distorsions dues au processus de refroidissement et de contraction thermique les rendent moins adaptés que l’acier pour travail à froid pour des applications avec des tolérances techniques très strictes. Le chrome, le tungstène et le molybdène sont des éléments d’alliage courants dans les aciers de cette nuance.
Les nuances T et M sont des types d’aciers rapides, qui se distinguent par leur capacité à conserver une dureté élevée à des températures élevées. Cette propriété le rend bien adapté pour une utilisation dans les outils de coupe électriques et les matrices d’emboutissage, où sa résistance à la chaleur produite par le frottement lui permet de travailler à des vitesses plus élevées que les autres aciers. L’acier de qualité T est nommé pour sa teneur élevée en tungstène, tandis que l’acier de qualité M contient une grande quantité de molybdène. Des éléments d’alliage supplémentaires courants dans ces aciers comprennent le vanadium, le chrome et le cobalt.
Les aciers de nuance S sont des aciers à outils qui se distinguent par leur haute résistance aux chocs. Ils contiennent moins de carbone que les autres alliages d’acier, ce qui diminue leur résistance à l’abrasion mais augmente leur ténacité. L’acier de qualité S est utilisé dans des équipements tels que les marteaux-piqueurs qui doivent pouvoir résister à de forts impacts.
Certaines nuances d’acier à outils ont des caractéristiques ou des objectifs très particuliers. L’acier de qualité F est un type d’acier trempé à l’eau, comme l’acier de qualité W, mais a une résistance à l’usure supérieure. L’acier de qualité P, ou l’acier à moules en plastique, est utilisé dans les machines de moulage par injection et de moulage sous pression. L’acier spécial de qualité L, ou faiblement allié, est un type d’acier très résistant qui contient peu de matériau d’alliage et une teneur en fer très élevée.