Usure des matrices nitrurées de forgeage à chaud

Phénomènes physiques et modélisation

Wear of hot forging nitrided tools. Physical phenomena and modelisation

CEMEF, UMR 7635 du CNRS, Ecole des Mines de Paris, Sophia Antipolis

Résumé

La modélisation de l’usure des matrices nitrurées en forgeage à chaud, nécessite la connaissance de l’évolution avec la température du profil de dureté des couches nitrurées. Nous avons donc développé une méthode de détermination du gradient normal de dureté à l’aide d’essais d’indentations à chaud effectués avec diverses forces. L’application de cette procédure au cas de l’acier à outil X 38 CrMoV 5* nitruré maintenu à différentes températures entre 400 et 700°C, nous a permis de proposer un modèle d’évolution de la dureté des couches superficielles nitrurées. Ce modèle est ensuite implémenté dans un système de calcul de l’usure abrasive des matrices de forgeage à chaud qui utilise les données thermomécaniques fournies par le code Forge2^®. Ce système prend en compte différents phénomènes physiques conditionnant l’endommagement des outillages et fournit des résultats satisfaisants dans le cas de forgeages industriels.

Abstract

Modelling wear of hot working nitrided tools requires to quantify the evolution with temperature of the hardness profile of the nitrided layer. So, we develop a method allowing the determination of the hardness distribution using hot indentation tests performed at increasing load. The application of this procedure to the nitrided X 38 CrMoV 5 tool steel maintained at different temperature (400 — 700°C) provides data for a model of the evolution of the nitrided layer hardness with temperature. This model is implemented in a computer-based system (Forge2^®) for calculation of abrasive wear distribution in hot forging tools. This system, based on Arc hard’s wear model, takes into account different physical phenomena affecting the tool damage and gives results in good agreement with industrial tests.