Fibrage de l'acier et techniques de travail du métal

[sylvestre]

J'ai trouvé ce lien.
Dans le chapitre "Techniques / Types de forgeage / Forgeage à chaud, estampage", il est question de la forge des aciers carbones (à 1250 degrés !).
Dans "Techniques / Points forts de la forge", on évoque aussi les questions de fibrage. Ils ont l'air de savoir ce qu'ils disent... alors vieux débat : forge ou non ?

[thierry loeve]

Le forgeage est une technique de chauffe, un outil. Cet outil sert à rendre la matière malléable afin de lui donner une forme. L'appellation dépend de la production qui sort de cet outil : en grande série c'est de l'industriel, que ce soit des volutes, des couteaux ou des pièces automobiles.

[Baptor]

Bonjour.

Après pour l'industriel il faut voir énormément de choses, dont l'impact de la matière.
Prenons un exemple simple, une petit cuillère.

Si tu la fais dans un bloc en l'usinant, il te faudrait 2kg d'acier... Pas très rentable ?
Si tu la fais en fonderie, il te faudrait 2 fois son poids... C'est mieux mais toujours pas ça.
En repoussant de la tôle, il ne te faut que 1.2 fois son poids... C'est beaucoup mieux, non ?

Si on part sur l'industriel, l'usinage en massif est réservé aux prototypes car il faut souvent plus de 1-20 fois le poids de la pièce. La fonderie (moins chère comme procédé que la forge) demande 2 fois le poids. En forge, on se contente souvent de 1.2 à 1.3 fois le poids de l'objet fini.

Après tu as le coté densité. La fonderie génère des pièces avec des rotassures, micro-porosités ou dans le meilleur des cas, juste un manque de densité. Ces zones sont des zones de fragilité servant pour les amorces de ruptures. Un matériau forgé évite ce problème.

Pour répondre pour l'orientation fibrage :
- Le forgeage améliore-t-il les caractéristiques mécaniques ? Oui
- Est-ce qu'en partant d'un matériau mauvais (ex loupe des aciers japonais), la forge est utile en coutellerie ? Oui
- Est-ce que c'est utile pour de la coutellerie en partant d'acier spéciaux ? Non...

En gros pour faire une analogie :
- Une Ferrari sais elle rouler à 250 km/h ? Oui.
- Une ferrari roule elle plus vite qu'un scooter ? Oui.
- A-t-on besoin d'une Ferrari pour rouler à 50km/h ? Non.

Pour l'industriel, il est utile mais il faut le maitriser car il crée des différences selon les sens d'utilisation de la matière (anisotropie), ce qui perturbe pas mal de phénomènes.

Conclusion : pour le niveau industriel, c'est intéressant, mais pas forcement essentiel. Quelqu'un qui partira d'un profilé industriel (comme quasi tous ici) qui sera laminé de base, pourra en faisant du stock-removing arriver au même résultat.

Après selon la pièce, il faudra peut être réfléchir différemment car imagine le volume de matière nécessaire en stock-removing pour faire une simple faucille...

[sylvestre]

Bonjour.
Oui bien sur, les arguments avancés de ta part sont bons et je les garde en mémoire. Pourtant, une fois où j'avais oublié un morceau de C100 dans l'acide pour décapage, j'ai eu la surprise de voir apparaitre des zones de métal absolument pas carburées (comme des tâches allongées) et beaucoup moins sensibles à l'attaque acide. Donc homogénéité ? Je précise : acier de coutellerie.

Au sujet des traitements thermiques de l'acier, comment fait-on industriellement pour revenir à un état optimal pour la trempe ?
Je sais qu'ils ont des fours et des traitements thermiques adaptés, mais par exemple, je ne crois pas qu'ils fassent toutes les opérations (recristallisation, normalisation, recuit, etc ).
A notre niveau, comment être le plus efficaces sans de gros moyens techniques ? (D'où mon intérêt sur les sujets à propos de "la métallurgie").

[BDelor]

Pour ce qui est des hétérogénéités que tu observes sur ton échantillon de XC100, les causes peuvent être multiples :

• D'abord il peut simplement s'agir d'un état de surface irrégulier, avec des zones mal nettoyées et mal dégraissées sur lesquelles l'attaque acide est moins efficace.
• Ensuite, si l'acier produit industriellement est homogène, son état peut ensuite être largement (gravement ?) altéré au cours du travail de forge : surchauffes, brûlures...etc.
• Enfin, il peut s'agit d'un état cristallin hétérogène provenant par exemple d'un refroidissement plus ou moins incontrôlé ayant provoqué des zones de trempe partielle.

Concernant les traitements thermiques effectués industriellement, tu te trompes, tous les traitements utiles sont effectués, et ce avec des contrôles très précis si nécessaire. Quand je dis utiles, il faut comprendre que l'industrie produit au mieux, en fonction d'un cahier des charges précis, ce qui implique un certain niveau de qualité, sur certains critères, pour un certain coût. Et donc, telle ou telle méthode de production (forge, usinage...), tel ou tel traitement thermique, seront mis en œuvre en fonction du résultat attendu. Il est certain que l'affinage du grain et du fibrage de l'acier seront plus considérés pour une pièce soumise à de grandes contraintes de fonctionnement impliquant des risques importants, que pour une petite cuillère vendue 50 centimes d'euros au final.

La question du fibrage, comme celle des traitements thermiques doit être considérée à notre niveau en regard des attentes finales. Par exemple celles de la coutellerie, qui nécessiteront un certain niveau de précision apporté aux traitements thermiques, mais se préoccuperont assez peu de fibrage du fait ds faibles contraintes mécaniques mises ensuite en jeu lors de l'utilisation.

[sylvestre]

Dans ce cas précis, l'acier venait directement du fournisseur et n'avait subi aucun traitement de ma part sauf un décapage chimique pour en faire une trousse.

[BDelor]

Sois dit en passant, un coup de meuleuse est plus simple et plus rapide pour préparer les plaques d'acier d'une trousse.
Mais pour répondre à ta question, dans ce cas, la seule explication que je vois est la présence de résidus gras sur l'acier au moment du décapage chimique.

[sylvestre]

C'etait de la tôle de 2 mm alors la disqueuse... et il y avait bien une différence de matériaux : le reste de la tôle noirçissait tandis que la partie moins atteinte devenait brillante (fer).

[Baptor]

Il n'y a pas une recette magique à la trempe.

On considère habituellement par la trempe le passage de l'acier sous forme austénitique, en martensite.
Mais ce n'est pas la seule trempe qui existe. Par exemple la trempe bainitique peut être intéressante sur certains matériaux.

Après, la trempe dépend du matériau. Sur certains matériaux, à la fin d'une trempe, il restera de l'austénite résiduelle et il faudra donc faire une double trempe.

Pour donner une réponse "généraliste", il faut :
- un matériau homogène.
- une chauffe austénitique dans la bonne tranche de température
- un temps de maintien suffisant pour avoir une homogénéisation, mais pas trop long
- un temps de transfert entre le four et le bac de trempe, le plus faible possible
- un refroidissement suffisamment rapide pour effectuer la trempe mais pas trop pour pas générer des contraintes inutiles.
- un liquide de trempe qui évite le décollement des fluides du matériau trempé.
- un maintien suffisant pour que le matériau ait atteint une température suffisamment faible pour ne pas s'auto-recuire

Après il ne faut pas oublier que la forme "trempé" est assez rarement la forme finale. Pour une simple raison : elle est très difficile à maitriser et impose une dispersion de résultat. Elle est donc toujours suivie d'un traitement de détente (minimum), de revenu ou de recuit qui permettent une répétabilité.

Après pour contredire BDelor (car j'aime bien faire cela), oui les traitements thermiques nécessaires sont réalisée mais après tout dépend du cahier des charges ; il n'est pas du tout sûr que sur un acier fait pour être reforgé par la suite, des traitements thermiques soient faits (surtout que cela augmenterait son prix).

Énormément de possibilités existent sur ta constatation, il faudrait beaucoup plus d'information pour être sûr...

Es-tu vraiment sûr que les zones étaient moins carburées ? Car elles peuvent aussi l'être plus... par exemple une trace de gras de lubrifiant qui s'étale, tu passes dans un four de recuit, tu va carburer le matériau sur cette zone... Selon la technique de coupe il peut s'agir d'un coup de lance à oxygène...

[sylvestre]

Oui, je suis sûr de la différence de métal ; et la tôle (laminée) avait été coupée devant moi a la guillotine à la SEPP à Thiers.
Je n'ai malheureusement pas essayé d'autres échantillons bien que très surpris de trouver ça.

PS : 1250 degrés pour forger, personne ne trouve que c'est quand même un peu chaud ?