Finalement, quelle est la nuance d’acier qui coupe le plus longtemps?

[Kilbith]

Salut,

Pour certains c’est un débat sans fin, pour d’autres une recherche continue…quel est l’acier utilisable pour un couteau qui offre la capacité de coupe la plus longue possible?

Bien sûr d’autres arguments interviennent : si un couteau coupe 30% plus longtemps mais nécessite 80% plus de temps pour l’aiguiser, le gain de temps n’est pas là. Et puis se pose aussi la question de la solidité d’une lame. Et puis aussi la résistance du tranchant aux micro éclats. Et puis sa résistance à l’oxydation qui émousse  rapidement les tranchants.

 Enfin, un tranchant est une chose, mais la facilité de coupe ou la longévité d’une lame dépend au moins autant de l’émouture. Et évidemment l’ergonomie d’un couteau et la qualité de l’étui sont IRL prépondérants. Sans parler de l’esthétique, des sensations et du prix.

Mais revenons à la question du titre : quelle nuance d’acier coupe le plus longtemps en coupe « sans forcer » et  «toute chose égale par ailleurs» c’est-à-dire en isolant seulement ce facteur?

Un article en anglais a cherché à répondre à cette question. Pour cela il a utilisé un protocole standardisé : des lames éprouvettes standards, une dureté standardisée, un profil  et aiguisage standard.

Le test de coupe est standardisé grâce à une machine  de test industrielle CATRA. Il consiste à couper pour une force donnée la plus grande longueur possible de papier standard.

Il y a de nombreuses limites, par exemple : Ce n’est pas un test de coupe à la volée, on ne coupe pas en poussant comme dans du bois, ce n’est pas non plus comme avec la viande, on ne devrait pas aiguiser de la même façon toutes les nuances d’acier, etc…mais cela permet une comparaison entre objective dans un contexte donné.

Le résultat en anglais est ici et correspond, au passage, à mes observations :

https://knifesteelnerds.com/2020/05/01/testing-the-edge-retention-of-48-knife-steels/





Google trad : https://knifesteelnerds-com.translate.goog/2020/05/01/testing-the-edge-retention-of-48-knife-steels/?_x_tr_sl=pl&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=wapp

[Rantanplan]

Merci beaucoup.

J'ai cependant un doute sur mon interprétation: lorsque le résultat est représenté par une section de courbe (et non un point), cela signifie que l'échantillon d'acier présente des résultats variables ?

(Je n'ai pas du tout le temps d'éplucher l'étude en ce moment, si tant est que ma réponse s'y trouve. Désolé.)

[cosmikvratch]

Merci! très intéressant malgré les limites de l'exercice (que tu cites, et que l'auteur inclut aussi), d'autant qu'il y a aussi dans l'article des courbes comparant tenue du fil et solidité (même si ça ne couvre pas tout l'échantillon). Et ce ne sont pas les mêmes qui sortent en tête si on combine les 2, Toute lame étant un compromis en fonction de l'usage envisagé... Ca ressort bien dans sa conclusion.

Non-stainless vanadium-alloyed powder metallurgy steels tend to have the best balance of toughness and edge retention such as CD#1/Z-Tuff, CPM-3V, CPM-CruWear, and CPM-10V. Stainless steels AEB-L, 14C28N and LC200N are pretty balanced at the lower end of the edge

La partie sur les différents carbures, en particulier les propriétés aportées par le vanadium, est très instructive pour moi qui n'y connais pas grand chose.

On pourrait aussi y inclure le coût de production, loin d'être un détail dans le choix de l'acquéreur/utilisateur certains de ces aciers étant hors de prix 

Et pourquoi pas le bilan carbone/environnemental, l'acier étant de toute façon extrèmement consommateur en énergie et polluant dans sa production. Pas seulement la température de trempe, mais aussi extraction des minerais, transports, dépense et émissions selon le processus pour fabriquer tel ou tel alliage... Par exemple je regarderais différemment un acier 20% moins performant si je sais qu'il a coûté 2 fois moins d'énergie à produire et génère moins de rejets toxiques... Sachant qu'il y aura un gros malus pour les petites séries premium, qui utilisent beaucoup de machinerie spécifiques pour de faibles volumes de production, donc très peu d'amortissement des équipements, tant en pognon qu'en émissions.

[cosmikvratch]

J'ai cependant un doute sur mon interprétation: lorsque le résultat est représenté par une section de courbe (et non un point), cela signifie que l'échantillon d'acier présente des résultats variables ?

Je pense que ça représente différentes trempes à des duretés différentes

[Rantanplan]

"Et pourquoi pas le bilan carbone/environnemental"

Oui, mais rapportons le chiffre en masse/an/habitant pour le mettre en perspective avec d'autres produits de consommation (viande, carburant et cie).

- Flo, qu'a pa'l temps, sauf pour raconter des conneries sur ses couteaux à STEAKS.

PS: et puis l'acier carbone est un puits de carbone.

/débilus off.

[Kilbith]

Bonjour,

Oui, on pourrait critiquer certains aspects de ce travail, c’est un peu comme la norme EN pour tester les sacs de couchage.

Mais, par rapport aux avis « éclairés » qui ne le sont pas toujours c’est instructif. Par exemple, on se rend compte que les aciers inox ne sont pas moins «solides » (toughness, ténacité en bon français) que nombre d’acier non inox pour une même dureté. Et ils coupent parfois bien plus longtemps (au test CATRA!).

Finalement, dans les nuances d’aciers que l’on connait bien et pas trop exotiques l’inox  sandvik 14c28n et le  non inox 100c6 (52100) sont de bons compromis solidité/tranchant s’ils sont bien travaillés.

Pour moi la grosse difficulté c’est de se procurer une lame faites avec une nuance d’acier performante venant d’un fabricant reconnu ET traitée professionnellement dans des machines bien étalonnées. Le reste : émouture, ergonomie, équilibre, étui peut se juger à l’œil nu avec un peu d’expérience et si on sait ce que l’on veut faire.

Un autre truc : l’auteur est un métallurgiste professionnel très technique, mais il indique bien que ce sont les bons angles d’affutage, de bonnes émoutures  et le TTH qui font la performance  d’un couteau. La nuance d’acier vient loin après. 


Edit: texte modifié. Merci.

[Chill]

Finalement, dans les nuances d’aciers que l’on connait bien et pas trop exotiques l’inox  sandvik 14c28n et le  non inox 100c6 (52100) sont de bons compromis solidité/tranchant s’ils sont bien travaillés.

100c6 = acier des roulements et des barres "Stub". Se travaille finement, résiste à l'usure et à la fatigue, n'aime pas trop les chocs, etc.

l’auteur est un métallurgiste professionnel très technique, mais il indique bien que ce sont les bons angles d’affutage, de bonnes émoutures et le TTH qui font la performance  d’un couteau. La nuance d’acier vient loin après.

Comment peut-on dissocier un TTH d'une nuance d'acier ? À moins que par TTH tu penses Qualité du TTH ?

    Chill.

[Kilbith]

Désolé pas facile pour moi d’écrire sur une tablette. J’ai modifié mon texte.

Le 100c6/52100 est effectivement une nuance d’acier utilisée pour les roulements. S’il est de bonne qualité, c’est un excellent acier non inox pour les couteaux. Il est relativement solide et coupe relativement longtemps. On reste dans les aciers  relativement facile à trouver.

La meilleure nuance d’acier si elle n’a pas un traitement thermique adéquat pour faire un couteau n’apportera rien.

Il est préférable d’avoir un humble acier de type xc75 ou 1095 avec un TTH parfait plutôt qu’un TTH approximatif sur du Vanadis8.

Parfois les TTH sont bâclés par ignorance ou manque d’équipement. Parfois c’est à cause d’un équipement de mauvaise qualité ou mal réglé. Parfois c’est aussi pour réaliser des économies ou gagner du temps. Ou bien encore pour éviter de prendre des risques.

Certaines nuances ne donneront le meilleur qu’avec un traitement cryogénique  ou une très haute température d’austénisation avec une dizaine de degrés de précision.

Ce qui nécessite l’accès à du matériel de qualité et régulièrement étalonné. Ou bien, mais cela reste rare et ne peut concerner qu’une partie des aciers, une très grande habileté fruit de l’expérience.

Merci pour la référence qui semble très didactique.

Un très bon livre qui traite spécifiquement des couteaux : knife engineering par Larrin Thomas, le producteur de ces vidéos.

Pour une approche plus historique on peut consulter : Mikko Moilanen
Marks of Fire, Value and Faith Swords with Ferrous Inlays in Finland during the Late Iron Age (ca. 700–1200 AD)

Un très bon didacticiel en français : https://wam-didacticiel.ecam.fr/

[bpc]

C'est intéressant.

Mais si cette caractéristique était vraiment importante, on aurait tous des lames en céramiques ou en carbure.

[Kilbith]

C'est intéressant.

Mais si cette caractéristique était vraiment importante, on aurait tous des lames en céramiques ou en carbure.

.

Tu as raison, ce n’est qu’une des caractéristiques importante pour un couteau. Je l’ai bien précisé.

D’un autre côté si c’était seulement la facilité d’aiguisage ou l’absence d’écaillage à l’impact, on aurait tous des couvercles découpés  de boites de conserves. 

Un couteau c’est toujours un compromis en fonction de notre utilisation. Mais tout les compromis ne sont pas du même niveau. Par exemple il est désormais possible d’avoir un couteau solide (tougness, ténacité ou résilience que l'on mesure au test Charpy) et qui coupe longtemps tout en étant inox…c’est tout de même pratique.

[Chill]

P A V C

… il est désormais possible d’avoir un couteau solide et qui coupe longtemps tout en étant inox…c’est tout de même pratique.

Quelle circonlocution pour dire : "… il est toujours possible d’avoir un Mora/Hultafors" ! 

      Chill.
P A V C

[Kilbith]

Il n’y a pas que le 12C27 dans la vie…même si son cousin AEB-L ou 13c26 peut donner de très bon résultat. Il est loué dans l’ouvrage connu de Verhoeven.

[bpc]

Par exemple il est désormais possible d’avoir un couteau solide et qui coupe longtemps tout en étant inox…c’est tout de même pratique.

Tu sais, un "bête" 440, il suffit de le forger pour avoir une bonne lame inox.

[Kilbith]

Tu sais, un "bête" 440, il suffit de le forger pour avoir une bonne lame inox.

Randall propose depuis longtemps des lames de bonne réputation en 440B.

Jean Tanazacq sous la marque Ardennlame propose aussi de très bons couteaux en 440C (parfois D2)  depuis plus de 35 ans. C’est un peu épais pour mon goût mais ce sont de bonnes lames (il garantissait que ses lames résistaient à un poids de 100kg je crois).


Cold steel a bâti une partie de sa réputation en proposant des lames american tanto plutôt bonnes en acier « series 400» (probablement AUS8). Les marques précédentes procèdent par enlèvement de matière (grinding).

C’est rare de trouver des lames forgées dans ces nuances. Même si c’est techniquement possible.

[bpc]

C’est rare de trouver des lames forgées dans ces nuances.

Oui, on est devenu un peu feignant en coutellerie. 

[Kilbith]

Salut,


Je complète un peu le fil. Un facteur souvent négligé concernant la capacité à couper longtemps sur le terrain c'est la résistance à l'oxydation. En effet si le fil de la lame s'oxyde cela a un impact rapide sur le tranchant, toute chose égale par ailleurs.

Ce n'est pas simple de déterminer la résistance de l'acier à l'oxydation. Par exemple les gens qui affirment 12% de chrome (ou une autre valeur) et l'acier est inoxydable...se trompent.

En fait cela dépend en premier lieu de la quantité de carbone, de la présence d'autres éléments comme le Molybdène par exemple et aussi du traitement thermique. La finition de la lame intervient aussi.

Enfin ce n'est pas la même chose de résister à l'humidité, à l'eau salée, au vinaigre ou à l'eau régale (ok, ce dernier cas est plus rare).


Pour aller un peu plus loin sur le sujet je vous propose encore un article de ce blog (en anglais) :

https://knifesteelnerds.com/2019/10/14/corrosion-resistance-testing/

Ce tableau résume les tests en comparant les aciers. Pour moi le D2 est parfaitement utilisable en condition normale (pas en bord de mer ni pour préparer le produit de la pêche), même s'il est seulement "résistant à la rouille".

[cosmikvratch]

oui, l'"inox" porte mal son nom, car il peut quand-même s'oxyder, en particulier en milieu acide/salin. la vraie vie n'est pas faite d'eau distillée... le terme anglais stainless  est plus proche de la réalité. En français ça donnerait l'élégant "moinsox" 

Pour la proportion de chrome, il s'agit d'une norme européenne (EN 10088-1): par définition (forcément arbitraire) un inox a minimum 10,5% de chrome et maxi 1,2% de carbone.

10,5% de chrome correspond aussi au seuil au dessus duquel on commence à avoir un alliage ferritique quelle que soit la tempéraure lors du traitement thermique (alpha sur le shéma). On n'a plus du tout d'austénite (gamma sur le shéma) à partir de 11,5%, d'où ce chiffre qui est souvent cité.



Mais ça change en fonction des autres composés de l'alliage, il y a une histoire de boucle gamma, je comprends pas tout...

plein d'infos ici: https://fr.wikipedia.org/wiki/Acier_inoxydable#Syst%C3%A8me_fer-chrome

[Kilbith]

Mais ça change en fonction des autres composés de l'alliage, il y a une histoire de boucle gamma, je comprends pas tout...

Le caractère inoxydable est principalement obtenu par une couche de Chrome en surface du métal qui va "passiver" l'acier. Ce qui compte c'est donc que du Chrome soit disponible pour créer cette couche de passivation.

Or, le chrome forme des carbures durs avec le carbone. Cela dépend des conditions de températures lors de l'élaboration de l'acier mais aussi si du carbone "libre" est disponible. Celui-ci pouvant être déjà monopolisé, ou pas, pour former d'autres carbures avec d'autres éléments.

En fait, de ce que j'ai compris (je ne suis pas métallurgiste) cela dépend de plusieurs facteurs :

- La proportion Carbone et Chrome. Un acier avec 12% de Cr et 0,5% de C sera moins oxydable qu'un acier avec 12% de Cr et 1,5% de C. Car le Carbone va "capter" une partie du Chrome et celui-ci ne sera plus disponible pour créer la couche de passivation.

- D'autres éléments interviennent. Par exemple le Molybdène* va prioritairement se lier au carbone ce qui laissera plus de Chrome "libre" pour constituer la couche de passivation. A l'opposé le Vanadium va lui se lier facilement au Chrome et donc en laisser moins de disponible pour créer la couche de passivation.

- Enfin selon la température et la durée d'Austénisation utilisée lors de la trempe mais aussi selon la température utilisée lors du revenu (surtout pour les aciers alliés ayant une seconde plage de revenu) on va avoir plus ou moins de Chrome (et autres composants) pour créer des carbures et donc moins disponible pour la couche de passivation.


Bref. Ce n'est pas simple. D'autant plus que l'on doit distinguer l'oxydation créée par l'oxygène de l'air (donc l'oxygène contenu dans celui-ci), en gros celle-là il suffit de mettre une couche de chrome (ou autre) s'opposant au contact. Mais il existe aussi d'autres formes d'oxydation, par exemple quand deux métaux sont en présence, ou même le même métal mais avec un TT différent. Le pH, la température interviennent aussi. Enfin un métal soumis à des contraintes locales répétées peut aussi avoir localement des fragilités qui se développent.   


Retenons : le chrome empêche la rouille ordinaire si la proportion Carbone/chrome est bonne mais pas celle en milieu salin. Pour cela il faut du Molybdène pour les couteaux qui nous intéressent ou pour ceux du quotidien qui ne doivent pas couper très bine ni longtemps du Nickel (acier 18-10 que l'on passe au lave vaisselle : très peu de Carbone, beaucoup de Chrome et du Nickel en plus pour résister au lave vaisselle).



*(d'autres moyens existent par exemple ajouter de l'Azote (N) ou du Niobium (Nb)...ou utiliser des aciers comme le H1 qui ne sont pas martensitiques). 
 

[Kilbith]

Pour moi le D2 est parfaitement utilisable en condition normale (pas en bord de mer ni pour préparer le produit de la pêche), même s'il est seulement "résistant à la rouille".
 

Oui le D2* avec un minimum de soin et s'il est traité thermiquement dans ce sens rouille peu lors d'un usage un peu attentif en milieu ordinaire.

S'il est élaboré de façon plus sophistiqué que par lingot ou coulée continu (ex: PSF27), il est encore meilleur. Et si c'est avec la technologie des poudres c'est encore mieux.

On parle bien d'un acier de même composition chimique mais dont le procédé d’élaboration diffère. Cela permet d'obtenir des carbures plus petits et plus homogènes (moins de ségrégation), donc un acier qui donnera finalement une lame plus solide. *

Il permet d'ailleurs de faire de bon couteaux qui ne coupent pas facilement "rasoir" mais qui coupent longtemps. Pas l'idéal pour travailler le bois ou si les chocs sont importants, mais bien pour la chasse. Par exemple les modèles de chez Bob Dozier permettent de peler et préparer facilement des sangliers, même encore boueux.

K2 de chez Bod Dozier, un classique.


*X153CrMoV12 selon la désignation ISO 4957 ou 1.2379 suivant le numéro Werkstoff (et anciennement Z160CDV12 selon l'AFNOR), composé de 1,4 à 1,6 % de carbone, 12 % de chrome, de molybdène et vanadium (source Wikipedia)


* lecture sur le D2 en anglais : https://knifesteelnerds.com/2018/11/05/all-about-d2-steel-knives/


Pour visualiser. Trois photos prises à la même échelle de trois acier D2 de même formule mais élaborés de façon différentes...

D2 ordinaire on distingue bien les gros carbures, source de fragilité et s'opposant à un tranchant ultra fin (Source ci-dessus) :



Le PSF27, qui est chimiquement du D2 mais qui est obtenu par un procédé différent de l’ordinaire (mais pas selon la métallurgie des poudres). (Source ci-dessus)
Ici, les carbures sont plus petits et distribués de façon plus homogène.



Le D2 obtenu par la métallurgie des poudres (il existe plusieurs méthodes). Carbures petits et homogènes. (Source ci-dessus)




A noter qu'en général les aciers "coulé" ont une ténacité (toughness) différente selon l'axe de la coulée et du travail de corroyage qui s'en suit du fait des ségrégations de carbures ou d'impureté (isotropie). Ce qui explique que, par compromis, une lame doit être dessinée/formée "dans l'axe" de l'acier. Les aciers "poudres" ont ordinairement beaucoup moins ce problème (anisotropie) ce qui donne des lames globalement plus solides. 

[Kilbith]

Merci beaucoup.

J'ai cependant un doute sur mon interprétation: lorsque le résultat est représenté par une section de courbe (et non un point), cela signifie que l'échantillon d'acier présente des résultats variables ?

(Je n'ai pas du tout le temps d'éplucher l'étude en ce moment, si tant est que ma réponse s'y trouve. Désolé.)

Désolé pour le retard.

Non, c'est que le test CATRA a été effectué avec une même nuance acier mais à des duretés différentes (dépend du TT appliqué). Logiquement plus la dureté est élevé, plus l'acier coupe longtemps. Attention c'est seulement valable pour un même test de coupe, ici dans le test CATRA.

Ordinairement, pour un acier donné, plus il est dur (HRC) plus il coupe longtemps, mais plus il est cassant à l'impact. Pour chaque acier on a donc un TT optimal où ce qui est gagné en dureté n'est pas gêné par un tranchant devenu trop cassant qui cède sous la contrainte.

Toujours la même image : le verre est dur il coupe coupe bien mais pas longtemps car il casse, le fer blanc est mou il coupe bien mais pas longtemps car il plie. La notion de stabilité du tranchant est fondamentale ( cf. Thèse de Roman Landes*).

Evidemment ce compromis dépend aussi de ce que l'on coupe, de comment on le coupe (bien perpendiculaire ou pas, en sciant ou seulement par pression) et de la forme du tranchant (angle d'affutage, finition, géométrie...qui dépend aussi du type d'acier) sinon ce ne serait pas drôle.

 


* ouvrage de Roman Landes https://www.amazon.fr/Messerklingen-Stahl-Roman-Landes/dp/3938711043

[Rantanplan]

 

[Kilbith]

Un tableau pratique de chez Assab (filiale d’Uddelhom) qui reprend les compositions et spécificités d’acier utilisés en coutellerie.  C’est interessant et pas toujours cohérent avec d’autres analyses de chez knifesteelnerds.com .

Ici :
https://www.assab.com/app/uploads/sites/133/2019/05/ASSAB-Tool-Steel-Performance-Chart_A4_EN.pdf


Même si Bohler et Uddelhom sont la même boite, les nuances de chez Bohler sont différentes de celles des chez Uddelhom/Assab.

Par exemple l’intéressant Vanadis4 E a pour equivalent  fonctionnel le K490 mais les compositions sont différentes. Comparaison graphique entre ces deux nuances chez Zknives :

https://zknives.com/knives/steels/steelgraph.php?nm=k490%2Cvanadis+4e