Écrouissage de surface en usinage CNC
L'écrouissage est le durcissement de la surface usinée par déformation plastique. Sur l'inox austénitique, la surface peut durcir de +50 à +100 HV en une seule passemal exécutée — rendant les passes suivantes beaucoup plus difficiles et usant l'outil à vitesse accélérée.
RÈGLE ABSOLUE — ÉCROUISSAGE
L'écrouissage survient quand l'outil frotte sans couper. Deux causes principales : avance trop faible (fz < fz_min) et outil usé (VB > 0,12 mm sur inox). Sur inox 316L, ne jamais descendre sous fz = 0,04 mm/dt en fraisage ou f = 0,08 mm/tren tournage. Ne jamais laisser l'outil au contact à l'arrêt broche. Arrosage continu ≥ 3 bar obligatoire — jamais d'intermittent.
Sensibilité à l'écrouissage par matière
| Matière | Sensibilité | Durcissement typique | Note technique |
|---|---|---|---|
| Inox 316L | Très élevée | +50 à +100 HV | Austénitique — déformation plastique sans transformation de phase. |
| Inox 304 | Élevée | +40 à +80 HV | Plus sensible que le 316L car moins stabilisé. Peut devenir martensitique. |
| Inconel 718 | Extrême | +80 à +150 HV | Superalliage Ni — la surface peut dépasser 500 HV après écrouissage. |
| Waspaloy | Extrême | +100 à +180 HV | Encore plus sensible qu'Inconel 718. Vc max 20-30 m/min en carbure. |
| Titane Ti6Al4V | Élevée | +30 à +60 HV | Écrouissage + affinité chimique Ti-Co → double problème outil. |
| Inox duplex 2205 | Modérée | +20 à +50 HV | Phase ferritique limite l'écrouissage vs austénitique pur. |
| Acier XC42 | Faible | +10 à +20 HV | Écrouissage négligeable en conditions normales. |
| Aluminium 6082 | Très faible | < +5 HV | Pas d'écrouissage significatif en usinage standard. |
Causes principales — par impact
| Cause | Impact | Détail technique |
|---|---|---|
| Avance fz trop faible (frottement > coupe) | ★★★★★ | En dessous d'un seuil critique, le copeau est si mince que l'arête écrase la matière plutôt que de la couper. Déformation plastique reste dans la surface → écrouissage. Règle : fz ≥ 0,03 mm/dt sur inox austénitique. |
| Outil usé (arête non vive, VB > 0,15 mm) | ★★★★★ | Outil avec usure en dépouille VB > 0,15 mm écrase la matière. Changer plus souvent sur inox et superalliages (VB max = 0,10-0,12 mm recommandé). |
| Vitesse de coupe Vc insuffisante | ★★★★☆ | Vc trop faible → température zone de coupe trop basse → coefficient de frottement élevé → déformation plastique en surface. Sur inox : Vc ≥ 80 m/min en carbure. Sur Inconel : Vc ≥ 25 m/min. |
| Rayon de bec trop grand (Rε 1,2-1,6 mm) | ★★★☆☆ | Grand Rε génère un fort effort radial sur la surface usinée → laminage superficiel → écrouissage. Utiliser Rε = 0,4 mm sur inox en finition. |
| Outil immobile en contact (arrêt cycle) | ★★★☆☆ | En cas d'arrêt programme (M0) ou pause machine, l'outil encore en contact sans avance frotte et écrouit localement. Toujours retirer l'outil avant tout arrêt. |
| Absence de lubrification | ★★★☆☆ | Sans liquide de coupe, frottement outil/matière maximal. Coefficient friction × force normale → déformation plastique intense. Arrosage abondant obligatoire sur inox et superalliages. |
Paramètres anti-écrouissage recommandés par matière
| Opération | Vc | f min | Rε max | Outil + revêtement |
|---|---|---|---|---|
| Inox 316L (tournage) | 80-120 m/min | 0,08 mm/tr | 0,4 mm | PVD AlCrN, Rε 0,4 |
| Inox 316L (fraisage) | 80-120 m/min | 0,04 mm/dt | Rε 0,4 mm | TiAlN, 4 tailles, arrosage |
| Inconel 718 (tournage) | 25-45 m/min | 0,05 mm/tr | 0,4 mm | CBN ou céramique, f élevée |
| Inconel 718 (fraisage) | 20-35 m/min | 0,04 mm/dt | 0,4 mm | Carbure PVD, trochoïdal |
| Titane Ti6Al4V | 40-60 m/min | 0,06 mm/tr | 0,4 mm | TiAlN, arrosage abondant |
5 règles anti-écrouissage non négociables
| Règle | Détail terrain |
|---|---|
| 1. Avance minimum obligatoire | Ne jamais descendre sous fz = 0,03 mm/dt ou f = 0,05 mm/tr sur inox. En-dessous, l'outil frotte sans couper → écrouissage instantané. |
| 2. Changer l'outil à temps | Sur inox et superalliages, limiter VB à 0,10-0,12 mm maximum. Un outil usé est la première cause d'écrouissage en production série. |
| 3. Jamais d'arrêt outil en contact | Avant tout M0, M1, arrêt d'urgence ou pause : retirer l'outil. Une broche à l'arrêt en contact génère un point d'écrouissage local très difficile à éliminer. |
| 4. Rayon de bec adapté | Rε = 0,4 mm maximum sur inox et superalliages en finition. Éviter les Rε 1,2 ou 1,6 mm réservés à l'ébauche. |
| 5. Arrosage abondant en continu | Arrosage à ≥ 3 bar orienté sur l'arête. Ne jamais couper l'arrosage en cours de passe. Sur inox, le MQL seul est insuffisant. |
Pièges atelier et réflexes prévention
DANGER
Inconel 718 / Waspaloy — surface peut dépasser 500 HV après écrouissage
Sur superalliages Ni, le durcissement peut atteindre +150 à +180 HV en une passe. La couche écrouie devient quasiment impossible à reprendre sans outil CBN/céramique. Vc max 20-30 m/min en carbure sur Waspaloy. Stratégie trochoïdale obligatoire sur Inconel 718.
ATTENTION
fz minimum = règle non négociable sur inox 316L
Fraisage : ne jamais descendre sous fz = 0,04 mm/dt. Tournage : f ≥ 0,08 mm/tr. En dessous, l'arête écrase la matière au lieu de la couper. Écrouissage instantané, même avec un outil neuf et arrosage parfait.
ATTENTION
Outil usé VB > 0,12 mm sur inox — changer immédiatement
Sur inox et superalliages, VBmax recommandé = 0,10-0,12 mm (vs 0,3 mm ébauche acier standard). Un outil au-delà écrase au lieu de couper → écrouissage de production. Première cause de pièces non conformes en série inox.
DANGER
Jamais d'arrêt outil en contact — M0 / pause / arrêt d'urgence
Avant tout M0, M1, arrêt programme ou pause : retirer l'outil de la pièce. Une broche à l'arrêt en contact crée un point d'écrouissage localtrès difficile à éliminer (souvent profondeur > 0,3 mm à reprendre).
INFO
Rayon de bec Rε = 0,4 mm max en finition inox
Éviter Rε 1,2 ou 1,6 mm en finition inox — réservés à l'ébauche. Grand Rε = fort effort radial sur la surface → laminage superficiel → écrouissage. Rε = 0,4 mm en finition tournage/fraisage inox.
INFO
Récupération surface écrouie : passe outil neuf 0,1-0,3 mm profondeur
Si une surface est déjà écrouie : passe de récupération avec outil neuf, Vc et fz corrects, profondeur 0,1-0,3 mmpour dépasser la zone durcie. Ne JAMAIS finir avec outil usé sur surface écrouie — l'usure s'accélère, double problème.
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Questions fréquentes
Aller plus loin — calculateurs et ressources
Fiche Inox 316L/matieres/inox/316l/Paramètres détaillés, comportement à l'écrouissage, choix outil.Fiche Inconel 718/matieres/superalliages/inconel-718/Vc carbure 25-45 m/min, fz ≥ 0,04 mm/dt, trochoïdal obligatoire.Fiche Titane Ti6Al4V/matieres/titane/ti6al4v/Vc 40-60 m/min, fz ≥ 0,06 mm/tr, arrosage abondant continu.Revêtements outils/outils-de-coupe/revetements/AlCrN sur inox, TiAlN sur titane, CBN sur Inconel — choix anti-écrouissage.Blog — usinage superalliages/blog/usinage-superalliages-cnc/Stratégie complète Inconel/Hastelloy/Waspaloy, lutte contre écrouissage.Bris d'outil/problemes-usinage/bris-outil/Surface écrouie → outil suivant casse plus vite. Lien diagnostic croisé.