Résilience et dureté des aciers de forge en coutellerie

[Baptor]

Bonjour,
j'ai vu la liste des aciers de forge "recommandés" si on peut dire ça, mais :
- quelles sont les valeurs de dureté recherchées lors de la trempe + revenu ?
- quelles sont les valeurs de résilience ?

... car j'avoue que certains traitements m'étonnent.

Merci d'avance.

[cardoso5fr]

La réponse va être assez vaste, puisque l'on ne va pas rechercher la même dureté et résilience pour un petit couteau pliant, pour un couteau de ceinture, un gros couteau de camp, un sabre...
On va dire que pour un petit pliant cela sera souvent assez dur et pas forcément très résilient, et plus on augmente la taille plus on tente d'obtenir une résilience importante sans sacrifier la dureté.
Personnellement, je tente sur les pliants de me trouver dans les 59-60 hrc (en étant optimiste et en partant du principe que mes traitements thermiques sont parfaitement maîtrisés et optimum, car je n'aime pas les lames trop dures).
Quand je passe sur un plus gros fixe, je tente d'avoir un peu moins de dureté dans les 57-58 hrc (même raison que précédemment).
Donc a chaque fois, c'est la recherche d'un compromis pour répondre au mieux à l'utilisation future du couteau.

[AchimW]

Bonjour,
j'ai vu la liste des aciers de forge "recommandés" si on peut dire ça, mais :
- quelles sont les valeurs de dureté recherchées lors de la trempe + revenu ?
- quelles sont les valeurs de résilience ?

C'est logique que ça dépends pas seulement de l'acier mais aussi largement de l'outil ou pièce qu'on veut faire et de son utilisation.

Prenons par exemple un acier 100C6 qui existe pas seulement sous deux formes différentes (1.2067 et 1.3505, acier à outils et acier à roulements) mais pour lequel il y a un grand nombre d'applications et traitements différentes. Le choix de matière et du traitement thermique pour cet acier est assez différent quand je veux en faire un couteau et pas un roulement.

... car j'avoue que certains traitements m'étonnent.

Lesquelles ?

[Baptor]

Merci a cardoso5fr pour ta réponse qui me donne une idée de la tranche de valeurs.

Pour les traitements, j'en suis tout a fait conscient d'où la question pour les couteaux.
Car trouver le traitement thermique pour obtenir une dureté donnée ne me pose pas de problème en connaissant l'alliage, mais il me faut connaitre la zone à chercher...

Pour les traitements qui me perturbent : tout les revenus faits entre 200 et 500°C sur les aciers (peu alliés, les valeurs changent pour les autres), car on risque d'entrainer des fragilisations métallurgiques irréversibles pour une bonne partie de ces aciers.

[AchimW]

Jusqu'à + - 300° C on ne risque rien avec les aciers pas ou peu alliés. Le problème de fragilisation commence plus haut. Je suppose de ce que les anglophones appellent "blue brittle".

Pour une grande partie des autres aciers, les moyennement et fortement alliés, il n'y a pas de problème non plus concernant des revenus de 500 - 580° C parce qu'ils ont une deuxième zone de dureté élevé.

Et en ce qui concerne la zone entre 300 et 500° C, je n'ai pas vu de commentaires qui disent qu'on doit faire des revenus dans ce rangée de températures.

Pour les duretés qu'on cherche dans la coutellerie il faut dire que la marge est assez vaste. L'industrie nous vends souvent des couteaux bas de gamme de cuisine et des pliants avec des lames inox de 50 - 54 HRc. Pour eux c'est souvent le plus important que la lame ne rouille pas et que le client ne reviens pas avec une lame cassé. La tenue de coupe, c'est peu importe. Le tout change dans le haut de gamme. Le fait de l'inoxydabilité deviens moins important et les clients demandend souvent une lame avec un tranchant fin qui tient assez longtemps. Pour un couteau de cuisine ou un couteau de chasse de ce genre ce n'est pas rare d'avoir une dureté de 62 à 64 HRc (après revenu, bien entendu).

[Baptor]

Tu as plusieurs zones de fragilisation :
- de façon irréversible (principalement sur des phénomènes d'austénite résiduel, de martensite secondaire et de durcissement secondaire) :
200-300°C en maintien
450-500°C au refroidissement après maintien dans cette zone
450-600°C en maintien par précipitation de carbures

- de façon réversible :
400-500°C sur certaines nuances ou refroidissement trop lent passant dans cette zone

On fait donc les revenus habituels entre 500 et 650°C, les revenus de détente entre 100 et 200°C et les revenus d'adoucissement maximum vers AC1 (dépend du taux de carbone).

[AchimW]

Tu parles de quoi comme alliage d'acier? Et pour quel utilisation? Parce que comme règle générale, ce que tu dis, ce n'est simplement pas vrai. Il n'y a pas des "revenus habituels" pour toutes les aciers, ni de traitement thermique irreversible.

Petit exemple: selon ce que tu écris, un acier traité à 450-500°C pendant des heures doit être très fragile après le refroidissement. C'est l'inverse pour le 1.6355 et bien d'autres.

Avant que j'oublie: le procédé pour l'adoucissement ne s'appelle pas revenu mais recuit.

[BDelor]

Baptor,
attention, il faut prendre en compte le fait que nous utilisons des aciers qui, la plupart du temps, ne sont pas élaborés spécifiquement pour être utilisés en coutellerie, mais plutôt pour les besoins de l'industrie en outils de coupe et d'usinage, à froid ou à chaud (sans parler de certaines nuances comme les aciers maraging dont la vocation première est radicalement différente). Les spécifications techniques qui accompagnent ces productions correspondent à des problématiques parfois assez éloignées de celles de la coutellerie. Par exemple, les sections sont en général plus importantes, d'où des temps de chauffe bien plus longs. Les duretés recherchées différent également, ainsi que l'approche des problèmes d'usure ou de fatigue.
Les informations dont tu disposes sont probablement plus orientées vers les besoins industriels que vers les pratiques quelque peu particulières de l'artisanat coutelier, ce qui n'enlève rien à leur intérêt, mais il y a toujours une adaptation à faire par rapport à la pratique envisagée.

[Baptor]

D'abord désolé de mon absence mais le travail m'as légèrement submerger.
Achimw, pour les explications détaillées je te les donnerais si tu veux avec précision mais je n'ai pas le temps actuellement...
Il s'agit des aciers bases carbones, faiblement alliées en général.
Après je suis tout a fait d'accord avec toi, chaque acier a ses spécifications propres. Mais le terme de fragilisation métallurgique n'est pas le même que une lame fragile. En gros, pour résumer tu va avoir des points très dures et donc très fragile dans ta lame, ce qui ne la rendra pas forcément cassante mais peut générer des zones de départs de fissures

BDelor : tout a fait d'accord avec toi pour le fait de l'utilisation d'acier de "non coutellerie" et sur la taille des produits, mais il faut savoir que les temps donnés ne sont pas dûs a la taille de produit (temps de chauffe + maintien), mais sont les temps de maintien en température nécessaire à l'ensemble des transformations métallurgiques auquels il faut rajouter le temps de chauffe (dépendant lui de la taille) mais complètement négligeable en coutellerie.

Après, comme dirait un de mes professeurs, avec les aciers tout est possible, il suffit de lui adjoindre les bons traitements thermiques. Mais c'est souvent plus facile de choisir le bon acier et surtout nettement moins couteux (spécialiste des traitements de nitruration, carbo-nitruration et précipitations de carbures de vanadium et titane...).

[AchimW]

Baptor, quand je m'occupe de la métallurgie de l'acier depuis plus que 15 ans et quand je travaille avec l'institut de sidérurgie de l'université de Aachen et celui de fondrerie de l'université de Duisburg, ce n'est pas nécessaire de me priver des explications un peu plus profondes.
Le français n'est pas ma langue maternelle et après tes remarques sur la fragilisation métallurgique de l'acier, que je n'ai pas compris, j'ai pensé qu'il s'agit d'une manque de vocabulaire. Heureusement, je suis assez bien équipé de litérature sur la métallurgie et dans ma biblio il y a aussi un bon livre en français: La Microstructure des Fontes et des Aciers de Madeleine Durand-Charre. J'ai donc pris ce livre et cherché pour ton terme de "fragilisation". Malheureusement, même madame Durand-Charre, qui est docteur des Sciences de l'INP de Grenoble où elle a enseigné la métallurgie, ne connais pas ce terme.
Ce sera donc pas mal de nous expliquer un peu plus profondement de quoi tu nous parles.

Concernant ta dernière remarque, je veux seulement dire que les aciers d'amélioration et les aciers de cémentation (nitruration, carbonitruration) ne sont pas utilisable en coutellerie (et il s'agit d'un forum de coutellerie içi). Il y a eu plusieurs essais de mettre sur le marché des couteaux avec des traitements de surface. Et pas seulement des lames traité avec la cémentation, nitruration et carbonitruration, mais aussi avec des traitements de nitride de titane, DLC, plasma coating et autres. Ces couteaux coupent très bien et assez longtemps - avec leur tranchant originale. Une fois que c'est nécessaire de les aiguiser (et même un couteau en wurtzit-bornitrid deviens moins coupant avec le temps d'utilisation) on perds le traitement de surfaçe et la lame est foutu.