Notre lexique explique
les termes spécifiques au secteur


Tungstate d'ammonium

Le tungstate d'ammonium est un sel de tungstène cristallin blanc. Sa formule chimique est (NH4)10(H2W12O42)·4H2O.
L'APT est un produit intermédiaire issu du traitement de minerais contenant du tungstène, utilisé pour la production de tungstène ou de composés du tungstène, et contient environ 85 % de WO3. Les échanges commerciaux mondiaux de matières premières contenant du tungstène se font sous forme d'APT, qui se négocie en MTU (metric ton unit). Une MTU contient 10 kg de WO3.

Mouillabilité

Un liquide qui est incapable de mouiller une surface se concentrera sous forme de gouttes. Dans ce cas, les forces de cohésion du liquide l'emportent.

Une mouillabilité totale de la surface provoquera une diffusion du liquide. Dans ce cas, les forces d'adhérence entre le liquide et la surface l'emportent.

Une mouillabilité totale existe entre le carbure de tungstène et les liquides, ce qui permet au cobalt liquide de recouvrir les particules de carbure de tungstène ainsi que la surface.

Résistance à la flexion

L'essai de flexion (ISO 3327) est la méthode couramment utilisée pour déterminer la résistance des matériaux fragiles. L'éprouvette d'essai est posée sur deux points de contact. Une contrainte est appliquée sur l'un des points jusqu'à la rupture. Auparavant, la résistance à la flexion était habituellement testée sur des éprouvettes de section rectangulaire. De nos jours, on préfère généralement utiliser des éprouvettes de section circulaire (Ø 3,3 x 30 mm), car elles reflètent de façon plus réaliste les caractéristiques des outils tournants. Au-delà d'une taille spécifique, la résistance à la flexion des matériaux fragiles est limitée par le nombre de défauts.

Il existe une corrélation liée au volume, la probabilité de découvrir un défaut augmentant avec la taille de l'éprouvette. Il est de ce fait important de produire un carbure qui soit virtuellement exempt de défauts. Le plus petit défaut de surface peut conduire à la rupture du matériau.

Densité

Les matériaux fragiles doivent être totalement exempts de défauts. Ces défauts peuvent apparaître à la surface ou à l'intérieur du matériau solide. L'un des types de défaut est le suivant. Plus le pourcentage est élevé, plus faible est la densité. La densité du matériau donne donc déjà une indication pour savoir si le matériau a été ou non fritté à sa densité théorique.

La densité indique en outre la teneur approximative en liant métallique.

Extrusion

Dans un procédé d'extrusion (moulage par extrusion), une masse plastique est pressée à travers une buse (embout).

Les presses utilisées peuvent être à piston ou à vis. Après extrusion, le corps moulé a le diamètre de la buse. Si la tête d'extrusion comporte des buses équipées d'outils intégrés, il est alors possible de produire des corps moulés avec des trous (canaux) sur toute la longueur du profilé produit (comme dans le cas de briques perforées).

L'extrusion est un procédé de formage continu. Il est possible de fabriquer un profilé virtuellement sans fin.

Microstructure

La structure microscopique d'un matériau détermine ses caractéristiques macroscopiques. Il existe d'innombrables alliages de carbure cémenté différents (avec des différences dans la taille de grain du carbure de tungstène utilisé, dans la teneur en liant métallique, dans les additifs, comme par ex. Cr3C2, VC, TaC, TiC), qui sont aussi très différents en termes de caractéristiques déterminant leur application. Pour qu'un carbure cémenté soit jugé de bonne qualité, il doit satisfaire uniquement deux exigences fondamentales : il doit être en grande partie exempt de pores, et avoir une microstructure largement homogène.

Un examen de la microstructure permet d'évaluer l'homogénéité de celle-ci et sa teneur en pores.

Les caractéristiques suivantes peuvent être observées et déterminées à partir d'une coupe polie (ISO 4505) ::

porosité de type A (pores jusqu'à 10 µm)
porosité de type B (pores entre 10 et 25 µm)
porosité de type C (porosité carbone)

Les phases suivantes de la microstructure peuvent être observées à partir d'une coupe après attaque micrographique (ISO 4499) :

phase de carbure de tungstène (phase α)
phase liante, généralement du cobalt (phase β)
autres phases de carbure individuel ou combiné (phase γ),
phase double carbure (phase η) – insuffisante.

Formage du corps cru

L'objectif du formage du corps cru est de produire une forme de pièce avant frittage aussi proche que possible de son profil définitif.

Le corps cru subit des traitements mécaniques comme le perçage, le fraisage ou la rectification. Entre autres avantages, le ébauche de forme permet un traitement final plus rapide, consommant moins d'énergie. Les déchets de matière résultants peuvent être réinjectés dans le procédé de fabrication après séparation en groupes de matériaux individuels.

Le traitement mécanique nécessite de respecter des surcotes dimensionnelles suffisantes pour tenir compte de la perte de volume lors du frittage (retrait).

Carbide

Ce matériau a été et est sans doute toujours communément connu sous l'appellation acier WIDIA. WIDIA est la marque de fabrique introduite par Krupp en 1927. WIDIA correspond à une contraction de l'allemand « dur comme un diamant ». L'ajout du terme « acier » est toutefois trompeur. Le carbure n'est pas un alliage d'acier, mais un matériau composite.

Les principaux composants du carbure sont d'une part le carbure de tungstène (WC), qui constitue le matériau dur, et d'autre part le cobalt (Co), qui sert de liant métallique. Ces deux éléments sont fournis comme matières premières sous forme de poudre carbure. Le carbure de tungstène et le cobalt sont deux éléments très différents. Leur densité et leur dureté sont très dissemblables. La différence entre les températures de fusion et d'ébullition de ces deux matériaux constitue la clé pour le choix du processus de fabrication adapté. Le carbure de tungstène commence tout juste à fondre à une température correspondant presque à la température d'évaporation du cobalt. Il en découle qu'un procédé de fabrication basé sur la métallurgie de fusion est voué à l'échec à cause de la température de fusion élevée du carbure de tungstène, simplement du fait qu'il n'existe pas de matériau utilisable pour le creuset. Le carbure est donc fabriqué en faisant appel à la métallurgie des poudres, à savoir en réalisant un frittage d'un mélange intime de poudres de WC et de Co.

Carbure de tungstène (WC) - matériau dur

  • Densité 15,63 g/cm³
  • Microdureté > 2.000
  • Temp. de fusion 2.870 °C

Cobalt (Co) - liant métallique

  • Densité 8,90 g/ cm³
  • Microdureté 100 - 200
  • Temp. de fusion 1.495 °C
  • Temp. d'ébullition 2.927 °C

Groupes principaux

du fait de la grande variété des matériaux de coupe, il est impossible de définir des normes relatives aux types de matériaux de coupe en fonction de leurs caractéristiques propres. Une classification des matériaux de coupe a été introduite en fonction de leur application (ISO 513).

Chaque fabricant de matériaux de coupe classe ses propres produits dans ces groupes principaux ou ces groupes d'application.

Une classification de ce type est tout à fait problématique et extrêmement difficile à mettre en œuvre pour les fabricants de carbure. De nombreux facteurs influent sur l'application : substrat de carbure, revêtement, géométrie de la lame, chantournage des bords, données de coupe, machine à usiner (rigidité), refroidissement de l'outil, options d'évacuation des copeaux, quantité de matière à usiner. Ces éléments constituent généralement autant de variables inconnues pour le fabricant.

 

Dureté

La dureté se définit comme la résistance qu'offre un matériau à la pénétration d'un autre corps plus dur. La dureté est la caractéristique la plus importante pour l'utilisateur.

L'usure des outils et leur comportement lors de la coupe dépendent de leur dureté. La dureté est déterminée par la méthode Vickers conformément à la norme ISO 3878. L'essai est généralement réalisé avec une charge de 30 kg. Les valeurs mesurées sont exprimées en HV30.

Plus la teneur en cobalt de l'alliage de carbure est faible et plus la taille de grain de la poudre de carbure de tungstène utilisée est petite, plus la valeur de la dureté est élevée.

Cobalt

Le cobalt constitue la phase liante métallique de la plupart des carbures. Le cobalt est un métal de transition ferromagnétique de numéro atomique 27. Il a une densité de 8,90 g/cm³, une température de fusion de 1 495°C, et une température d'ébullition de 2 927°C.

Le cobalt est le métal le plus adapté pour servir de liant métallique pour les carbures à base de carbure de tungstène. Il a la capacité de dissoudre de plus en plus de carbure de tungstène, même à l'état solide, à mesure que la température s'élève. L'alliage eutectique en fusion composé de carbure de tungstène et de cobalt est parfaitement adapté au mouillage des grains de carbure de tungstène. Au cours du refroidissement, l'alliage eutectique de carbure de tungstène et de cobalt ne se solidifie pas. Au lieu de cela, une grande partie du carbure de tungstène dissout se dépose sur les grains de carbure de tungstène. La ductilité de la phase liante composée de cobalt est de ce fait en grande partie préservée.

Propriétés magnétiques

Les propriétés magnétiques d'une tige de carbure résultent des propriétés magnétiques inhérentes de l'alliage agglomérant ferromagnétique, et découlent du volume de l'alliage agglomérant et de sa propre teneur en éléments étrangers.

Coercitivité Hc [kA/m] (ISO 3326)

Lorsqu'un matériau ferromagnétique est placé dans un champ magnétique, cela induit dans cette zone une densité de flux magnétique qui augmente jusqu'à une valeur de saturation. Lorsque l'intensité du champ magnétique est ramenée à zéro, une certaine densité de flux magnétique persiste, que l'on appelle la rémanence.

Pour ramener cette rémanence à zéro, il faut créer un champ magnétique opposé. L'intensité du champ magnétique nécessaire pour ramener la rémanence d'un matériau ferromagnétique à zéro (cycle d'hystérésis) est appelée la coercitivité.

La coercitivité d'un carbure indique l'état de la phase liante ferromagnétique. Plus la phase liante est finement veinée et plus la force résultante dans le carbure est forte, plus la coercitivité nécessaire pour inverser la magnétisation est élevée. Cette notion est souvent appelée dureté magnétique. La coercitivité augmente à mesure que croît la finesse de la microstructure du carbure de tungstène, et à mesure que décroît la teneur en cobalt.

Saturation magnétique 4ps [µTm³/kg]

La saturation magnétique est la valeur maximale de l'induction magnétique, et est souvent désignée sous l'appellation densité de flux magnétique.

Les propriétés magnétiques sont déterminées d'une part par les caractéristiques magnétiques du métal servant de liant, et d'autre part par les éléments étrangers que celui-ci contient.

Une phase Co3W3C dite h, un carbure double composé de Co et de W, est créée si le tungstène reste dissous dans la phase Co après frittage du fait d'un bilan carbone insuffisant. Le cobalt présent dans ce composé n'est plus ferromagnétique, et ne contribue donc pas aux propriétés magnétiques. Lorsque la carburation augmente, le tungstène n'est plus dissous dans le cobalt ; au lieu de cela, il forme du monocarbure de tungstène WC , et cristallise sous cette forme. La teneur en cobalt contribuant aux propriétés magnétiques augmente. À partir d'un certain degré de surcarburation, le carbone libre se sépare de la microstructure. La connaissance des propriétés magnétiques du métal servant au liant permet d'évaluer assez précisément l'état de carburation du carbure sans aucune connaissance sur la microstructure réelle.

La phase h et le carbone libre affaiblissent la microstructure du carbure et sont de ce fait indésirables. La mesure de cette propriété est d'une importance cruciale, car la mesure de la saturation magnétique permet de tirer des conclusions sur le degré de carburation de l'alliage de carbure.

Mélange

Le but du mélange est d'homogénéiser tous les éléments constituants pondérés selon la formule du mélange, et d'éliminer tous les agglomérats. Un broyage, et donc une réduction de la taille des grains de la poudre, n'est pas souhaitable. Un broyage excessif peut conduire à un apport d'énergie au mélange qui peut avoir un impact négatif sur le développement de la microstructure lors du procédé de frittage.

Il est possible d'utiliser des broyeurs par frottement pour réaliser le mélange, ainsi que des broyeurs à billes ou des broyeurs vibrants. Le broyage intervient conjointement avec l'apport d'un liquide abrasif organique, qui évite l'oxydation des poudres composant le mélange, et qui doit être entièrement retiré du mélange une fois le processus de broyage terminé.

Un additif de compression doit être ajouté au mélange en fonction de la forme de produit prévue.

Pour la compression isostatique à froid (CIP), il convient de préparer un mélange assez liquide. La consistance doit être telle que le comprimé ne tombe pas en morceaux après la compression.

Pour les besoins de l'extrusion, l'ajout d'additifs de compression doit conduire à une masse plastique similaire à de la pâte à modeler.

Compression monostatique

Compression à sec uniaxiale: la poudre est introduite dans une filière et compactée, puis le comprimé résultant est retiré de la filière.

Il s'agit d'un procédé discontinu. Il convient uniquement aux géométries simples. Il présente l'avantage d'offrir une grande reproductibilité, une précision dimensionnelle, et des caractéristiques de séchage limitées.

Diagramme de phase

Imaginer le procédé de fabrication de la métallurgie des poudres comme l'activité d'une boulangerie peut en faciliter la compréhension.
Une masse est formée à partir de matières premières sous forme de liquide et de poudre, qui est ensuite transformée en corps solide dans un four.
Le diagramme de phase, tel qu'il est communément appelé, contribue à expliquer ce qui se passe durant le procédé de frittage.
L'apparition de phases spécifiques à des températures particulières est généralement décrite dans le diagramme de phase.
La visualisation d'un mélange tungstène-carbone-cobalt nécessiterait un système ternaire, qui ne peut être représenté qu'en 3D.
Le monocarbure de tungstène se séparera de la masse en fusion seulement si la proportion stœchiométrique tungstène/carbone est égale à 1.
Il suffira donc de rechercher une teneur en carbone stœchiométrique de 50 % (égale à un pourcentage pondéral de carbone de 6,13) dans le carbure de tungstène (WC).
Cela peut être obtenu dans le mélange WC-Co quasi binaire (voir diagramme de phase ci-dessous).
L'assemblage des particules de poudre individuelles constitue un prérequis pour la formation d'un corps moulé.
Le processus de fusion débute à environ 800°C dans le frittage à l'état solide.
Un échange des particules individuelles de matière se produit sur la base de procédés de transposition contrôlés par diffusion.
À ce stade, le carbure de tungstène commence à se dissoudre dans le cobalt.
Inversement, le cobalt ne se dissoudra jamais dans le carbure de tungstène.
La consistance de la phase liante de cobalt suit la ligne de séparation de la plage g.
À ces températures, environ 80 % de la densification requise est déjà obtenue, à côté du retrait inévitable du comprimé.
La première masse en fusion apparaîtra à environ 1 300°C, nettement en dessous de la température à laquelle le cobalt pur commence à fondre.
Le carbure de tungstène va immédiatement commencer à se séparer dans la masse en fusion jusqu'à ce que le magma eutectique soit atteint (54 % Co, 46 % WC).
Une augmentation continue de la température conduira à une dissolution du carbure de tungstène supplémentaire le long de la ligne de séparation de la zone du carbure de tungstène et de la masse en fusion (S) sur la droite.
La température de frittage pour un carbure avec une teneur en cobalt de 6 % aura une phase liquide de pourcentage pondéral de 11,8, ce qui équivaut à un pourcentage du volume de 15,6.
La phase liquide va mouiller entièrement les particules de carbure de tungstène, et pénétrer entre les particules de matériau dur agglomérées.
Pour que ce processus se produise, il est important que le liant métallique puisse mouiller suffisamment les particules de matériau dur.
La tension de surface fera s'écouler ensemble les particules de carbure de tungstène, ce qui va entraîner un retrait supplémentaire du comprimé.
Les processus de reprécipitation de la phase de matériau dur se produisent au cours du procédé de frittage.
Le carbure de tungstène se dissout de façon continue, tout en se déposant sur les interfaces du matériau dur existantes.
Une fois que la température de frittage commence à décroître, la capacité de dissolution du carbure de tungstène dans le cobalt diminue de façon continue, et le carbure de tungstène dissous se dépose à nouveau sur les particules de matériau dur existantes.
Le but étant de maintenir en permanence un état d'énergie minimale, la limitation de l'énergie de l'interface (c.-à-d. la minimisation de la surface spécifique) est souhaitable et favorisera la croissance des grains.
Au cours du procédé décrit ci-dessus, les petits cristaux vont se dissoudre pour favoriser la croissance des gros cristaux.
La croissance des grains indésirable peut être contrecarrée en ajoutant de petites quantités d'atomes étrangers, pour obtenir des carbures dits dopés.
Du fait de la différence entre les coefficients d'expansion des phases de cobalt et de carbure de tungstène, la phase de cobalt sera soumise à une contrainte de traction et la phase de carbure de tungstène à une contrainte de compression, après refroidissement.

Porosité

Contrairement à ce qui se passe pour les matériaux ductiles, les pores dans le carbure ou les autres matériaux fragiles ne peuvent pas se boucher par déformation plastique. Les carbures subissent seulement une très faible déformation plastique avant de casser. À cause d'un effet d'entaille interne, les pores peuvent provoquer la rupture du matériau bien en dessous de la résistance théorique pour un type de carbure spécifique.

Les caractéristiques suivantes peuvent être observées et déterminées à partir d'une coupe polie (ISO 4505) :

porosité de type A (pores jusqu'à 10 µm)
porosité de type B (pores entre 10 et 25 µm)
porosité de type C (porosité carbone)

Métallurgie des poudres

La métallurgie des poudres est un sous-domaine de la métallurgie qui concerne la fabrication de poudres métalliques et la production de pièces à partir de ces poudres (ISO 3252).

La métallurgie des poudres comprend trois étapes de fabrication principales :

  • la production de poudre
  • la compression et la densification
  • la consolidation par frittage

La métallurgie des poudres fait partie des principaux procédés de formage.

La métallurgie des poudres fait partie des principaux procédés de formage. Le groupe de matériaux généralement fabriqués à l'aide de la métallurgie des poudres est le groupe des céramiques. Il importe peu que les produits finaux soient des céramiques classiques comme les briques ou la porcelaine, ou des céramiques techniques comme l'oxyde d'aluminium ou le nitrure de silicium. C'est pour cette raison que les pionniers dans ce domaine ont appelé les produits réalisés à partir de poudres métalliques « céramiques métalliques ».

La métallurgie des poudres, par opposition à la métallurgie par fusion à chaud, offre l'avantage important de permettre la fabrication de composites à partir de matières premières qui ne peuvent pas être fondues à chaud dans un mélange.

Dans le domaine des carbures cémentés, il est maintenant possible de combiner des matériaux complètement différents comme le carbure de tungstène (température de fusion 2 870°C) et le cobalt (température de fusion 1 495°C, température d'ébullition 2 927°C) pour former un matériau composite.

Matériaux de coupe – Historique

Le développement des matériaux de coupe actuels a commencé au milieu du 19e siècle. Les aciers au carbone ont d'abord été utilisés, et permettaient des vitesses de coupe atteignant environ 5 m/min. Les aciers rapides (HSS) présentés à l'Exposition universelle de Paris ont permis vers 1900 de doubler les vitesses de coupe. Depuis cette époque, le développement de nouveaux types d'acier rapide s'est intensifié. Les aciers rapides ont connu un développement peu avant la Première Guerre mondiale, permettant d'atteindre des vitesses de coupe de 30 m/min. Les alliages d'acier durs (stellites) ont suivi en 1914, permettant d'atteindre des vitesses de coupe de 40 m/min. L'étape significative suivante a été le développement des carbures. En 1923, la société Osram a obtenu un brevet pour un composé de WC et de Co fabriqué en faisant appel à la métallurgie des poudres. Ce brevet a été acheté par Krupp en 1925, et a conduit en 1927 à la mise sur le marché des premiers outils au carbure. D'un seul coup, il est devenu possible d'atteindre des vitesses de coupe de 200 m/min.

Les années 1950 ont vu l'introduction de carbures à forte teneur en carbure de titane, et des premières céramiques (jusqu'à 500 m/min). Les premiers diamants synthétiques ont été introduits vers cette époque. Dans les années 1960, des matériaux de coupe extrêmement durs à base de carbure de bore sont entrés en lice. Au même moment, les premiers revêtements pour les carbures ont fait leur apparition sur le marché. Pour remédier à la fragilité des céramiques, le nitrure de silicium a été introduit à la fin des années 1970. La dernière grande étape de développement à ce jour a été la mise au point de carbures de grain plus fin, qui se caractérisent en particulier par leur résilience élevée et leur dureté tout aussi élevée.

Matériaux de coupe

Les matériaux de coupe sont utilisés pour fabriquer la partie coupante des outils d'usinage dotés d'une lame de géométrie spécifique ou des outils de cisaillement.

Les matériaux de coupe doivent présenter les propriétés suivantes :

  • dureté et résistance à la compression,
  • résistance à la flexion et résilience,
  • stabilité des bords,
  • stabilité thermique,
  • stabilité à l'oxydation,
  • faible tendance à l'adhérence,
  • résistance à l'abrasion.

On distingue les groupes de matériaux de coupe suivants :

  • acier à outils,
  • carbures,
  • céramiques de coupe,
  • matériaux de coupe de dureté élevée constitués de nitrure de bore ou de diamant.

La résilience et la dureté étant des propriétés de matériaux qui s'opposent, les matériaux de coupe présentant l'une ou l'autre de ces caractéristiques auront également des utilisations différentes. Plus la résistance à l'usure et la stabilité thermique sont importantes, plus la vitesse de coupe peut être élevée. Plus la résilience et la résistance à la flexion sont importantes, plus la vitesse d'avance peut être élevée. Un matériau de coupe idéal doit présenter les deux avantages.

Frittage

Le frittage est le procédé de traitement thermique qui permet de densifier les matériaux en poudre compressés pour atteindre la consistance définitive.

Le comprimé contient une grande quantité d'énergie libre. Le procédé de frittage transforme le comprimé en un matériau solide plus stable. Toutes les surfaces internes et externes du comprimé sont minimisées (pores externes ouverts, pores internes, limites des grains).

Influence de la température et du temps

La forme extérieure du solide se modifie au cours du transport de matière et du fait du réarrangement résultant des particules individuelles. Il se produit un retrait. Les particules individuelles s'agglomèrent, tandis que le volume des pores diminue.

Contrairement à l'industrie des céramiques classiques, qui utilise des fours poussants, le carbure est fritté de façon discontinue dans des autoclaves, car c'est seulement ainsi que peuvent être créées les conditions requises pour la structure.

Retrait dû au frittage

Le volume du corps moulé diminue au cours du frittage, pour atteindre pratiquement sa densité théorique. Lors du procédé de frittage, tout le volume des pores du comprimé cru est éliminé. La diminution de volume due au retrait du carbure cémenté atteint environ 38 à 48 %, ce qui correspond à un retrait linéaire de 15 à 20 %.

Le facteur de retrait doit être pris en compte dans le dessin des pièces ; toutes les dimensions du dessin de l'ébauche crue doivent être augmentées d'un pourcentage spécifique (surcote). Cette surcote se chiffre à approximativement 17 à 24 %.

Formage primaire

Le formage primaire est le formage d'un matériau amorphe en corps moulé solide. Il existe quatre options possibles pour sa réalisation :

 

  • En partant d'un matériau à l'état liquide, on verse le liquide dans une matrice et on le laisse se solidifier. Ce procédé est appelé moulage.
  • Un matériau solide peut être revêtu de dépôts solides à partir d'une phase vapeur. Ce procédé est dénommé évaporation.
  • De la matière ionisée provenant d'un électrolyte peut être déposée sur des surfaces. Ce procédé est appelé galvanisation.
  • Des matériaux en vrac peuvent être agglomérés selon des formes particulières, puis solidifiés par traitement thermique. Ce procédé est appelé frittage.

Matériaux composites

Les matériaux composites représentent un groupe de matériaux modernes très variés. Ils ont pour caractéristique commune de combiner étroitement deux matériaux solides ou plus pour former par synergie un matériau qui présente les propriétés positives de chacun des éléments individuels.

Résistance à l'usure

La caractéristique principale des carbures cémentés est leur résistance à l'usure.

En cours d'usinage, des processus de déformation, séparation et frottement se produisent dans la zone de coupe. Le matériau de coupe est soumis à toute une variété de contraintes au cours de ce procédé, y compris des contraintes de compression importantes, des vitesses de coupe élevées et des températures hautes. L'augmentation de l'usure sur la surface de coupe et la surface libre du matériau de coupe indique qu'il est en fin de vie.

La résistance à l'usure est une propriété de la surface. Le frottement de contact entraîne une perte de matière sur les deux surfaces. Le terme « usure » s'applique à la perte de particules minuscules, alors que l'abrasion est le résultat de l'arrachement de particules de plus grande taille de la surface. Ces deux effets sont aggravés par les facteurs environnementaux, ainsi que par la corrosion et l'oxydation. Pour que le bord de coupe ait une résistance élevée aux déformations plastiques, les carbures cémentés doivent avoir une dureté à chaud et une résistance à la compression élevées.

Ils doivent aussi présenter une haute résistance à la flexion et une résilience suffisante. L'usure est un processus très complexe, et de ce fait très difficile à évaluer. Certains tests peuvent être réalisés dans des conditions de laboratoire spécifiques. Le résultat ne sera toutefois valide que pour la paire de matériaux testée et les conditions de test correspondantes, et ne pourra pas s'appliquer à d'autres conditions.

Certains facteurs plus faciles à mesurer et à évaluer offrent des indications concernant la tenue à l'usure. Il s'agit de la résilience et de la résistance à la flexion.

Tungstène

Le tungstène est un élément chimique de symbole W et de numéro atomique 74. Il est classé comme métal de transition, et apparaît dans le tableau périodique des éléments dans le 6e sous-groupe ou groupe du chrome. Le tungstène est un métal blanc brillant, fragile dans sa forme pure, et de densité 19,3 g/cm³. Il a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux purs (3 422°C), et le deuxième point d'ébullition le plus élevé (5 930°C). Il est de ce fait le plus couramment utilisé sous forme de filaments pour les ampoules électriques.

Le tungstène est qualifié de métal réfractaire, caractérisé par son point de fusion très élevé et son extrême dureté. Les autres métaux réfractaires sont les suivants : Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr et Mo. Sous forme de carbures, les métaux Ti, V, Nb, Ta et Cr sont des additifs couramment utilisés pour les alliages de carbure.

Minerai de tungstène

La croûte terrestre contient environ 0,0001 g/t de tungstène. Ce métal n'a jusqu'à ce jour pas été identifié sous sa forme native (pure) dans la nature.

Le minerai de tungstène contient du tungstène essentiellement sous la forme des minéraux suivants : scheelite – CaWO4, ferbérite – FeWO4 et aussi hübnérite – MnWO4. Sa teneur en oxyde de tungstène atteint au maximum environ 1,5 %, mais est généralement seulement de 0,5 %. Ces minerais doivent donc être enrichis pour former un concentré, à proximité immédiate du site d'extraction, en les séparant de leur caisse filonienne. Le concentré contiendra alors approximativement 65 à 70 % d'oxyde de tungstène.

La Chine est le principal producteur mondial de minerai, avec une part de 75 à 90 %, suivie de très loin par la Fédération de Russie, le Canada, le Vietnam et d'autres pays encore. La source de tungstène la plus connue en Europe se situe dans la vallée de Febertal dans la chaîne de montagnes Hohen Tauern (État fédéral de Salzburg, Autriche).

Carbure de tungstène

Le carbure de tungstène est un composé chimique de tungstène et de carbone. Le carbure de tungstène a une caractéristique métallique particulière, bien qu'il ne soit pas un métal, qui explique sa bonne conductivité électrique et thermique, ainsi que sa bonne mouillabilité avec le cobalt.

Groupes d'usinage

ISO 513: du fait de la grande variété des matériaux de coupe, il est impossible de définir des normes relatives aux types de matériaux de coupe en fonction de leurs caractéristiques propres. Il en résulte que les matériaux de coupe sont classés en fonction de leur application.

Chaque fabricant de matériaux de coupe classe ses propres produits dans ces groupes principaux ou ces groupes d'application.

Une classification de ce type est tout à fait problématique et extrêmement difficile à mettre en œuvre pour les fabricants de carbure. De nombreux facteurs influent sur l'application : substrat de carbure, revêtement, géométrie de la lame, chantournage des bords, données de coupe, machine à usiner (rigidité), refroidissement de l'outil, options d'évacuation des copeaux, quantité de matière à usiner. Ces éléments constituent généralement autant de variables inconnues pour le fabricant.

Résilience

La résilience est la capacité à résister à la rupture.

Méthode de Palmqvist : facteur critique d'intensité de contrainte Klc (contrainte en extrémité de fissure).

Le carbure est un matériau fragile, pratiquement aucune déformation plastique ne se produisant avant la rupture. Le facteur d'intensité de contrainte permet de calculer la propagation des fissures dans le matériau. Les types de carbure particuliers affichent des différences de comportement significatives selon leur composition. La méthode de Palmqvist ne peut pas être utilisée pour le contrôle de la production continue car elle est très élaborée. Tout d'abord, une empreinte de dureté doit être générée. Toutes les fissures apparaissant au niveau des angles sont ensuite mesurées. La valeur de Klc est alors calculée en MNm-3/2.

Il convient de mentionner que les valeurs de Klc fournies dans la documentation doivent être considérées avec prudence, les résultats pouvant différer sensiblement en fonction des conditions de mesure et de la préparation de l'éprouvette d'essai.