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Acier des couteaux

Pratiquement tous les couteaux sont en acier. Toutefois, une sorte d'acier n'est pas l'autre. Pour comprendre les différences, voici quelques notions de base sur l'acier pour outils.

Acier vs. Fer

L’acier est le matériau qui est constitué en grande partie de l'élément chimique fer (Fe). Le fer est le nom d'un atome et d'un acier qui est constitué à 100% de fer et n'est pas adapté pour les applications quotidiennes. Donc, n'utilisez jamais le terme 'fer' sauf si vous parlez d'un atome de fer.

Acier pour outils

L'acier pour outils est un acier qui se prête à la fabrication des outils tels que couteaux, ciseaux et autres outils. 
L'élément clé qui est ajouté à l'acier est le carbone. Un ajout de 1-2 % de carbone permet de durcir l'acier. 
Si l'acier pour outils doit être inoxydable, on ajoute entre 8 et 30 % de chrome à l'acier. On n’utilise pas de Nickel pour rendre l'acier pour outils inoxydable, vu que cela empêche le durcissement de l'acier. 
En plus du carbone et, éventuellement de chrome, on ajoute parfois d'autres éléments pour améliorer la qualité de l'acier sur certains points particuliers. Les éléments plus connus sont le Vanadium et le Molybdène. L'influence de ces éléments n'est pas décrite dans cet article, puisque cette question est très complexe.

Structure

Il est très important de savoir que la composition de l'acier ne détermine pas uniquement les propriétés de l'acier.
L'acier est constitué de cristaux de fer, qui peuvent se présenter sous différentes formes (par formes, nous entendons l'arrangement des atomes) et peuvent avoir des tailles différentes. Des ajouts tels que le carbone peuvent s'implanter dans les cristaux, ou, sous diverses formes, entre les cristaux. Par exemple, le carbone peut s'insérer sous formes de boules ou de disques entre les cristaux, mais peut également se lier aux atomes de fer (carbures). 
La composition de l'acier, dépend donc non seulement de la composition, mais également des traitements que l'acier a subi. Il peut être soumis à la chaleur et au froid et être forgé (= mise en forme de l'acier à l'état solide, par le biais d'une distorsion).

Durcir

Si votre acier liquide (avec 1-2 % de carbone) se réchauffe lentement, les atomes vont s'organiser différemment à des températures différentes. Ceci vient du fait que plus la température augmente, plus les atomes vont trembler de manière forte et auront besoin de plus d'espace pour se déplacer. 
Au delà de 200 ° C, les atomes sont en mesure d'adopter une disposition différente. En dessous de 200 °C, ceci n'est pas possible et la structure est comme figée.
Entre environ 200 ° c et 700 ° c, les cristaux se forme en une structure appelée cristaux de ferrite (ferrite est un nom pour l'arrangement des atomes de fer et de carbone, comme l'austénite et la martensite). 
Dans les cristaux de ferrite, les atomes de fer sont fort rapprochés et il n'y a pas de place pour les atomes de carbone entre les atomes de fer. Par conséquent, le carbone se fixe sur les bords des cristaux de ferrite. 
L’acier ferritique est mou et résistant. Il est utilisé comme acier de construction, mais ne convient pas comme acier à outils.
Au delà de 700 °C, les atomes de fer adoptent une autre répartition. Il se forme des cristaux d'austénite.
Dans les cristaux d'austénite, il y a de la place pour les atomes de carbone entre les atomes de fer. Si vous maintenez l'acier quelque temps à une température supérieure à 700 ° c, les atomes de carbone se déplacent des bords des cristaux vers l'espace entre les atomes de fer, dans les cristaux. 
En refroidissant directement l'acier jusqu'à une température inférieure à 200 °C (par exemple, en le plongeant dans de l'eau ou de l'huile), les atomes de carbone n'ont aucune chance de quitter les cristaux. Comme les atomes de carbone les empêchent de se déplacer, les atomes de fer ne peuvent plus se reformer en cristaux de ferrite. Au lieu de cela, des cristaux de martensite de forment. 
Sous cette forme, l'acier est beaucoup plus dur et on peut parler d'acier trempé. 

Cette histoire peut paraître simple, mais il y a beaucoup de paramètres qui affectent le résultat. Ceux-ci incluent : la structure de l'acier avant qu'il soit trempé, la température exacte, le temps de chauffe, la vitesse de refroidissement de celui-ci et l'influence d’autres éléments, ajoutés délibérément ou involontairement, comme des impuretés dans l'acier.

Le revenu

Après qu'un morceau d'acier ait été trempé, il est trop fragile pour être utilisé comme tel et est plein de tensions internes. La méthode pour enlever cette fragilité et les tensions s'appelle le revenu.
Lors du revenu, l'acier est chauffé pendant quelques heures à une température d'environ 200-300 ° c. À cette température, les cristaux se réarrangent ce qui diminue les tensions internes et la fragilité. 
La durée de l'opération est critique car l'acier devient de plus en plus mou au fur et à mesure.

Dureté

La dureté est la résistance de l'acier contre toute déformation permanente, à l'échelle microscopique.
La dureté de l'acier est mesurée en appuyant un objet pointu avec une force bien précise contre l'acier et en mesurant ensuite la taille de l'impression. 
La dureté d'un acier pour outils est exprimée en degrés Rockwell C, souvent abrégé en HRC.

Dureté de l'acier pour couteaux

Le tableau ci-dessous donne un aperçu global des propriétés des aciers pour couteaux avec leurs différences de dureté.

  • Jusqu’à 52 HRC : trop mou pour la fabrication des couteaux
  • 52-54 HRC : acier relativement mou, qualité raisonnable
  • 54-56 HRC : la dureté de nombreux couteaux de cuisine français. L'acier est assez dur pour une utilisation dans la cuisine, mais un fusil d'aiguisage doit être régulièrement utilisé pour maintenir la lame affûtée. Les couteaux avec cette dureté sont généralement faciles à aiguiser.
  • 56-58 HRC : dureté qui est utilisée pour les couteaux de cuisine allemands professionnels. Les couteaux avec cette dureté gardent leur tranchant assez longtemps dans la cuisine, peuvent être redressés sur un fusil d'aiguisage et sont encore relativement faciles à aiguiser.
  • 58-60 HRC : dureté que vous rencontrez généralement parmi les couteaux de poche de qualité de chez Spyderco, Cold Steel et Buck et les couteaux de cuisine japonais, tels que ceux de chez Global. Ces couteaux restent tranchants bien plus longtemps que les couteaux meilleur marché, mais ils sont plus difficiles à aiguiser..
  • 60-62 HRC: les couteaux avec cette dureté gardent leur tranchant longtemps, mais peuvent s'avérer fragiles et ils sont souvent difficiles à aiguiser. Avec les aciers modernes, il est assez facile de pallier à ces inconvénients, mais la qualité de l'acier est dépendante de la qualité du processus de fabrication dans son ensemble.
  • 63-66 HRC : actuellement, il y a des couteaux disponibles avec dureté allant jusqu'à 66 HRC (Twin Cermax par Zwilling J.A. Henckels). Ce ne sont pas couteaux pour la plupart des utilisateurs, mais plus pour un groupe spécifique de passionnés. Les couteaux avec une telle dureté ont des inconvénients comme une certaine fragilité qui peut résulter en des dégâts importants à la lame (morceaux qui se détachent) si le couteau n'est pas traité avec soin, et souvent une faible résistance à la corrosion. Après utilisation, vous devez donc les nettoyer et les sécher directement.

Autres propriétés

La dureté n'est pas la seule caractéristique de l'acier. D'autres propriétés mécaniques sont, entre autres, la résistance à la traction, ténacité (résistance au choc), fragilité au froid. 
En outre, la résistance à la corrosion chimique est une caractéristique importante.
La dureté en soi n'est donc pas le seul facteur déterminant.

Incidence sur le prix d'un couteau

Le prix d'un couteau en acier de bonne qualité et dur est nettement supérieur à celui du même couteau fait en acier de moindre qualité. 
La différence de prix est seulement une petite partie du coût de l'acier. C'est le travail de l'acier qui cause la grande différence de prix.
Aiguiser des types d'aciers modernes et durs comme le S90V, prend plus de temps et exige plus des matériaux utilisés que l'aiguisage de l'acier 440C, par exemple. 
Le trempage et le retenu de beaucoup d'aciers modernes est beaucoup plus difficile et doit parfois être confié à des entreprises extérieures spécialisées. 
L'acier a donc une influence significative sur le prix d'un couteau. Si vous voulez un couteau vraiment bon, alors vous devriez être prêt à y mettre le prix. Cependant, vous obtenez alors un excellent outil de travail pour votre argent.