Combien de couches de damas dans une lame de couteau ?

[brise roches]

Alors je vais probablement me faire taper sur les doigts mais je maintiens : plus il y a de couches dans une trousse moins on distingue le dessin, cela me semble logique dans la mesure où les couches deviennent de plus en plus fines et que leurs différents composants s'interpénètrent de plus en plus. Les sabres japonais en sont un bon exemple.
dire que le carbone migre de 1 micron en 20s à 1000°, je prends acte, mais cela va dans le sens de mon affirmation puisque plus le carbone migre vers les autres couches moins il y a de différences de composition entre elles, mais je me trompe peut être.
J'ai fabriqué depuis 85 un certain nombre de lames toutes en damas ; j'ai toujours tiré une éprouvette de mes blocs finis parce que justement il n'y a pas de protocole pour la trempe d'une lame en damas : la soudure à la forge et même au four à gaz présente un certain empirisme, les alliages que nous "fabriquons" ne rentrent pas dans les cases des abaques de trempe des aciers standards. Seule une pratique assidue permet de reproduire les mêmes résultats et d'obtenir une qualité constante. Dès le début je me suis fabriqué un banc de rupture à l'aide d'un vérin hydraulique et je me suis procuré une machine à biller, ce qui m"a permis de parler rockwell preuves à l'appui.
Je me place au rang de hobbyiste passionné mais j'ai expérimenté pas mal de choses : j'ai probablement été le premier à utiliser un four à gaz pour forger des blocs de damas (je n'en tire aucune vanité, j'avais juste un excellent ami qui s'appelle Owen WOOD et qui m'a fait bénéficier de son expérience en la matière). Ceci pour dire qu'à moins d'utiliser des moyens hors de portée du coutelier lambda, la fabrication d'une trousse de damas fait souvent appel à un certain empirisme.
Fabriquer une trousse présentant un contraste élevé n'est pas très compliqué : une presse de bonne puissance, du nickel pour le "brillant", un bon four à gaz, mais ce n'est pas cela qui fait un bon acier de coutellerie sauf si l'on considère que le visuel prime sur les qualités premières d'un couteau : souplesse et tranchant (dureté), cet équilibre si difficile à atteindre.
Alors loin de moi l'idée de polémiquer, la théorie est pratique, elle apporte bien des réponses ; mais la pratique de la forge est elle beaucoup plus aléatoire.
Voila, voila, a pluche.

Didier Pouzol

[AchimW]

Salut Didier.

alors je vais probablement me faire taper sur les doigts mais je maintiens : plus il y a de couches dans une trousse moins on distingue le dessin

Ça, c'est tout à fait logique si la distance de regard reste la même.

Et, plus intéressant, c'est seulement vrai si la trousse ne contient pas de couches nickel pur. Les couches de nickel ne vont pas agir comme de l'acier, mais vont s'allier avec les couches d'acier qui le touchent et vont élargir les "couches" brillantes.

cela me semble logique dans la mesure où les couches deviennent de plus en plus fines et que leurs différents composants s'interpénètrent de plus en plus.

Pour le carbone, tout à fait d'accord, parce que c'est l'élément qui migre le plus vite. Mais le carbone a très peu d'influence sur la variation de "couleur" des couches. Quand je fais un damas avec du XC75 et du 75Ni8 (15N20), le taux de carbone est absolument pareil, mais la différence de contraste est énorme et il faut faire beaucoup de couches, selon mes expériences largement plus de dix mille, pour ne plus être capable de distinguer les différents aciers après une révélation adaptée.

Plus important que le carbone pour les différents contrastes dans le damas, sont le nickel (qui fait une migration très lente) et le manganèse (qui ne fait quasiment pas de migration du tout dans l'acier non liquide).

Mais il est bien sûr possible de faire tellement de "couches" qu'il ne sera plus possible de distinguer quelque chose. Dans ce cas par contre il ne s'agit plus d'un damas, parce que le but de faire un damas c'est d'avoir un motif. Il s'agit plutôt d'un acier de corroyage.

les sabres japonais en sont un bon exemple

Désolé, mais les sabres japonais sont un très mauvais exemple parce qu'il ne s'agit pas d'un damas (fait avec des aciers différents pour obtenir un dessin spécifique) mais d'un acier de corroyage qui est fait avec un seul acier de la même loupe de bas fourneau tatara.

[...] j'ai toujours tiré une éprouvette de mes blocs finis parce que justement il n'y a pas de protocole pour la trempe d'une lame en damas, la soudure à la forge et même au four a gaz présente un certain empirisme, les alliages que nous "fabriquons" ne rentrent pas dans les cases des abaques de trempe des aciers standards.

Je ne suis pas complètement d'accord avec toi parce que si tu connais les aciers et leur quantités respectives dans tes damas, il est assez facile, à l'aide des standards de la métallurgie, de calculer le protocole des différents traitements thermiques pour le damas produit. Ça aide aussi de ne pas travailler avec trop d'aciers ou avec des aciers trop différents point de vue TT, aux moins pour le débutant.
J'ai même fait le chemin dans l'autre sens : développer un damas avec des aciers et des propriétés bien spécifiques et son traitement thermique sur le papier et la production après. C'est tout à fait faisable.

seule une pratique assidue permet de reproduire les mêmes résultats et d'obtenir une qualité constante. Dès le début je me suis fabriqué un banc de rupture à l'aide d'un vérin hydraulique et je me suis procuré une machine à biller ,ce qui m"a permis de parler rockwell preuves à l'appui .

Tout à fait d'accord. J'ai eu de la chance, parce que dès le début de mes essais de damas, j'ai eu la possibilité de travailler avec des laboratoires métallographiques différents des universités de Aachen et de Duisburg. C'était très agréable d'être capable de ne pas seulement mesurer la dureté, la résistance à l'impact etcétéra, mais aussi de faire des recherches métallographiques et des analyses chimiques pour par exemple tester la qualité des soudures sous le microscope ou une décarburation éventuelle selon la méthode de travail.

fabriquer une trousse présentant un contraste élevé n'est pas très compliqué : une presse de bonne puissance , du nickel pour le "brillant"un bon four à gaz mais ce n'est pas cela qui fais un bon acier de coutellerie sauf si l'on considère que le visuel prime sur les qualités premières d'un couteau : souplesse et tranchant (dureté), cet équilibre si difficile à atteindre .

Encore, tout à fait d'accord. C'était la raison pour laquelle j'ai par exemple développé l'acier 60Ni20. Les forgerons de damas cherchent la facilité de soudure, le contraste et la qualité du tranchant. Mais les aciers industriels qui existent vont donner l'un ou l'autre ou deux de ces trois mais jamais les trois ensemble. La raison est simple: l'industrie ne produit pas des aciers pour en faire du damas mais pour des applications bien spécifiques, souvent avec du chrome, qui augmente la trempabilité mais n'est pas bon pour la soudure. Avec ce nouvel acier, développé pour faire des damas de qualité, le problème n'existe plus.

[brise roches]

Bon je suis rassuré, le différend n'est pas si profond. Je blague, mais je voulais revenir sur l'acier composant les sabres japonais, j'ai eu l'occasion il y a fort longtemps de voir travailler et discuter avec un "trésor national vivant" japonais, c''était à l'occasion du premier symposium de forge de Hagen. Selon lui ses sabres étaient constitués, non pas d'une loupe mais d'un assemblage de plusieurs, de manière a obtenir l'alliage qu'il recherchait

Désolé, mais les sabres japonais sont un très mauvais exemple parce qu'il ne s'agit pas d'un damas (fait avec des aciers différents pour obtenir un dessin spécifique) mais d'un acier de corroyage qui est fait avec un seul acier de la même loupe de bas fourneau tatara.

Et lorsque tu fais le distinguo entre de l'acier damas et un acier de corroyage, là j'avoue ne pas comprendre : le damas est un acier de corroyage, de même que lorsque que l'on fragmente une loupe pour en extraire les différents composants puisqu'on ressoude à nouveau le tout dans une disposition bien précise : l'on fabrique aussi un acier de corroyage.
Lorsque tu parles d'aciers différents, je suppose que tu parles principalement de l'apport de nickel dans un de deux composants. Un acier est avant tout une base de fer contenant suffisamment de carbone pour "prendre la trempe" ; grosso modo à 0.5 (ex un XC 50), l'acier commence à pouvoir se tremper. Jusqu'à 1.2 (limes ou acier fortement carburé), on parle toujours d'acier ; au delà de ces valeurs, on entre dans le domaine des fontes.
Un acier comprenant un taux x de carbone plus un taux y de nickel est un alliage ; néanmoins souder à la forge cet alliage à un xc 75 par exemple donnera un acier de corroyage.
Il ne faut pas imaginer, mais ça je suis sûr que tu le sais, que l'apport de nickel est une technologie récente : les malais ont fabriqué du pamor ( fer pur + acier au nickel ) depuis quelques centaines d'années, et même si le résultat en matière de dureté laisse à désirer (les kriss ne contiennent quasiment pas de carbone), cette technique est aussi une technique de corroyage (très proche par certains cotés de notre damas actuel).
Au plaisir Achim,
Didier .

[AchimW]

....lorsque tu fais le distinguo entre de l'acier damas et un acier de corroyage, là j'avoue ne pas comprendre.......

Peut-être que je n'ai pas bien choisi mon vocabulaire. Je parle assez bien le français mais c'est quand même pas facile dans des discussions approfondies. D'abord j'essaye d'expliquer un peu ce que je voudrais dire.

Un acier damas c'est un acier soudé qui consiste en 2 aciers différents ou plus, et qui est construit de telle manière qu'il montre (éventuellement après révélation) un motif bien défini et voulu par le forgeron.

Un acier corroyé dans le sens que j'ai utilisé plus haut par manque de vocabulaire, c'est un acier soudé, découpé et ressoudé de sorte qu'il présente l'homogénéité la plus parfaite possible. En Allemand, ça s'appelle Raffinierstahl ou Gärbstahl. Est-ce que le terme "acier raffiné" existe pour ce genre d'acier en Français ? Si oui, c'est ici le problème vocabulaire.

Des aciers de ce type ne sont pas du damas, ni par définition, ni par leur "dessin" naturel qui est souvent quasiment inexistant. Ils étaient par contre la base des damas à l'age pré-industriel parce que les aciers de bas fourneau des différentes régions d'Europe présentaient différents éléments d'alliage à cause des différences chimiques des minéraux et des carburants.

Lorsque tu parles d'aciers différents je suppose que tu parles principalement de l'apport de nickel dans un de deux composants.

Pas forcément. Le nickel est seulement l'un des éléments d'alliage qui vont changer le comportement de l'acier lors des révélations. Mais comme tu le disais, le nickel est un élément qu'on trouve seulement dans des aciers modernes.

Mais il y a une grande gamme d'autres éléments qui se trouvent dans chaque acier - sans exception - et qui, selon leur quantité, peuvent changer largement sa propriété. Pour le damas et sa structure visible, les plus importants sont le manganèse, qui rend un acier plus sombre, et le phosphore, qui le fait brillant comme le nickel. Bien entendu, je ne parle pas de propriétés techniques ici. Et surtout les aciers au phosphore, autrement connus pour leur faible résistance contre la casse, étaient très prisés par les anciens forgerons pour en faire des âmes de lames d'épées de damas avec des motifs très construits. Quand tu étais à Hagen, tu as fait sûrement la connaissance du docteur Kinder de l'institut national de recherches de matières (BAM) et ses études sur ce sujet.

Un acier est avant tout une base de fer contenant suffisamment de carbone pour "prendre la trempe" ; grosso modo à 0.5 (ex un XC 50), l'acier commence à pouvoir se tremper. Jusqu'à 1.2 (limes ou acier fortement carburé) on parle toujours d'acier ; au delà de ces valeurs, on entre dans le domaine des fontes.

Aux moins les pros de métallurgie que je connais disent que les aciers sont des alliages à base de fer qu'on peut former sans être obligé de les mettre en fusion (encore difficile la traduction parce qu'il y a un mot technique bien spécifique en Allemand).

Le but principal c'est de faire la différence entre les aciers et les fontes. Différence de plus en plus difficile à faire depuis l'utilisation de la métallurgie des poudres. Avant, les fontes c'était les alliages avec plus de 2,2 % de carbone (et pas 1,2 %) mais depuis il y a des aciers (de coutellerie) qui dépassent les 3 %.

Avant que j'oublie, il y a aussi des aciers qui ne contiennent pas de carbone du tout (ou presque) et qui sont parfaitement utilisable en coutellerie. Je ne parle pas de stellites ou autres alliages à base de cobalt, mais des aciers. Un bon exemple est l'Ultrafort avec ses 0,03 % de carbone. C'est un acier qui bille 59/60 points HRc après son traitement thermique et qui donne un tranchant extrêmement résistant. Je l'ai utilisé seul et dans un damas avec du 90MCV8 et 110WCV5 et ses propriétés sont très bonnes.

[alain valette]

Très technique tout ça,merci Achim pour toutes ces précisions !
Quand tu dit des aciers de coutellerie à près de 3 %, quelles explications peux-tu nous donner pour expliquer un si haut % de carbone... tout en restant un acier et non une fonte ?

Autre question : les fabrications des aciers spéciaux dans les aciéries sont de plus en plus complexes, adjonctions des métaux et terres rares, etc, etc... Comment sont conçus ces aciers "à la base" ou comment font les ingénieurs pour "inventer" ces nouveaux aciers ?

Et le carbone qui est indispensable et donc "ajouté" à la mixture ferreuse du creuset en fusion pour obtenir l'effet souhaité, sous quelle forme est-il ?
En "résumant fortement" la technique de fonderie, pour faire 10 Tonnes de XC75 : un creuset de 10 Tonnes de fer en fusion + 75 kilos de "carbone" nous donne le XC 75 ? Ou est-ce plus compliqué ?

Questions béotiennes... merci de tes réponses.
Alain

[brise roches]

Là , j'avoue que certaines de tes données me laissent perplexe. Non pas que je mette en doute le bien fondé de ce que tu nous expliques, mais pour quelqu'un comme moi qui suis un autodidacte, j'ai toujours été persuadé que pour tremper un acier, il fallait que celui-ci contienne au minimum 0.5 de carbone et que l'idéal se situait au alentour de 0.7/1.0/1.2. Pour faire simple : XC75 / XC100. Tu nous expliques qu'il est possible d'obtenir aux alentours de 60 rockwell avec l'acier "ultrafort", acier qui contient 0.03 de carbone.
Question : en dehors du carbone, qu'est-ce qui permet de tremper cet acier ? Un autre composé que le carbone, ou est-ce en modifiant sa structure cristalline que l'on va obtenir cette dureté ?
La photo que tu nous montres pour illustrer la migration du carbone tend à démontrer que l'acier ultra fort se comporte un peu comme une éponge, mais je doute que cet apport suffise à le rendre "trempant", alors ou est le truc ?
J'ai décroché de la coutellerie depuis 4/5 ans et j'ai comme l'impression qu'il va y avoir du boulot pour me remettre à niveau, néanmoins cela me conforte dans l'idée que j'ai toujours défendue, à savoir : trouver les aciers qui vont correspondre à sa propre technique de forge et ne pas se disperser de manière à progresser pour obtenir une qualité constante dans la fabrication de son acier damas. Je le répète encore, mais s'il est très simple d'obtenir une trousse de damas avec une grosse presse et des aciers à fort contraste, il est en revanche beaucoup plus compliqué d'obtenir de la souplesse alliée à un bon tranchant et ce de manière constante.
En tout les cas, ton Français est bien meilleur que ne le sont mes notions d'Allemand, je m'en suis bien rendu compte a Hagen...
Au plaisir et à pluche.

[BDelor]

Didier,
pour répondre à ta question sur la trempe de l'acier Ultrafort et plus généralement des aciers maraging : en fait il ne s'agit pas d'une trempe. Le phénomène de durcissement ne provient pas du blocage d'une structure cristalline particulière comme c'est le cas lors de la trempe d'un acier "carbone", mais de l'apparition de précipités intermétalliques qui entraînent un durcissement de la structure. Ce résultat n'est pas obtenu par un refroidissement brutal mais par un maintien à une température constante (de l'ordre de 480 °C) pendant quelques heures.
En outre, si l'acier a été écroui, ce traitement thermique présente l'avantage de préserver l'écrouissage.
Achim, merci de me corriger s'il y a lieu !

[BDelor]

Un acier corroyé dans le sens que j'ai utilisé plus haut par manque de vocabulaire, c'est un acier soudé, découpé et ressoudé de sorte qu'il présente l'homogénéité la plus parfaite possible. En Allemand ça s'appelle Raffinierstahl ou Gärbstahl. Est-ce que le terme "acier raffiné" existe pour ce genre d'acier en Français ? Si oui, c'est ici le problème vocabulaire.

En français, le terme "acier raffiné" a un sens différent, il désigne l'acier obtenu par transformation de la fonte dans un convertisseur à oxygène.
En revanche, le terme "corroyé" désigne bien un acier replié et ressoudé sur lui-même dans l'intention de l'homogénéiser.