Les aciers ressorts sont des aciers durs.  Leur dureté dépend de leur teneur en carbone (au-dessus de 0,45%) et du fait qu’ils ont subi un processus de traitement thermique, appelé trempe.  C’est la dureté qui donne l’effet ressort, càd la capacité pour la matière à reprendre son état original après l’exercice d’une force.

La trempe consiste à chauffer un matériau à une température dite de changement de phase puis à refroidir toute cette masse à une vitesse suffisante pour emprisonner les éléments chimiques qui ont pu se diffuser dans le solide cristallin à haute température.  Les éléments chimiques se retrouvant prisonniers contribuent à l’augmentation de certaines caractéristiques mécaniques de la pièce trempée.  La trempe de l’acier (hors alliage spéciaux) s’effectue en général entre 800° et 950°.  Pour éviter un effet de fragilisation du matériau après trempe, on procède souvent à un revenu à minimum 200°.

De nombreuses variables influencent la qualité et les propriétés mécaniques de l’acier trempé :

  • La température de trempe
  • Le temps de trempe
  • La vitesse de refroidissement
  • La composition chimique de l’acier (comme teneur en carbone et la teneur en d’autres éléments)
  • Types de trempe : Trempe à l’air (qui provoque de la calamine), dans un liquide de trempe ou dans un four à vide.

Les principales nuances de l’acier trempé sont le XC65 – XC75 – XC80 – XC90 et XC100. Ils se distinguent par leur dureté. Le plus standard est le XC75, cad un acier ayant une teneur en carbone de 0,75%.

Table de conversion des duretés

Résistance à la traction RM (Mpa) Dureté HV Dureté HRB Résistance à la traction RM (Mpa) Dureté HV Dureté HR 30N Dureté HR 45N Dureté HRC
330
390
440

510
580
630
690
740
810
880
960
100
115
130
155
180
195
215
225
245
265
300
55
64.6
71
80.5
87.3
91.7
94.6
97
100
103
1020
1090
1120
1160
1220
1290
1360
1430
1500
1570
1650
320
340
350
360
380
400
420
440
460
480
500
54
55
56
57
58
60
62
64
65
66
68
34
37
38
39
42
44
47
49
51
53
54
32.2
34.4
35.5
36.6
38.8
40.8
42.7
44.5
46.5
48.0
49.5
Table d’équivalence des duretés donné à titre indicatif

 

Les aciers ressorts en plat se présentent sous deux formes : soit trempé soit en recuit-trempant.  Sous la forme recuit-trempant, l’acier doit encore après formage subir une trempe (et le cas échéant un revenu) avant d’atteindre la même dureté que l’acier trempé.  Les duretés les plus fréquemment utilisées sont soit 42-48 HRC ou 48-52HRC.

L’acier trempé ou l’acier recuit trempant est habituellement disponible en plat jusqu’à des épaisseurs de 3 mm.  Au-delà, il sera plus facile de se procurer des nuances comme le 51CrV4 ou le 55Si7.

Lors du formage ou pliage d’une pièce en acier ressort (ex. lame ressort, clip ressort), le choix entre travailler l’acier directement sous sa forme trempée ou sous forme de recuit-trempant dépend de la nature des pliages à opérer.  Il faut savoir que l’acier trempé est cassant et qu’il ne peut être plié au-delà d’un certain angle, dépendant de l’épaisseur de la pièce, de 15 à 25° environ.  Au-delà de ces limites, on utilisera donc de l’acier recuit /trempant.  Il faut cependant savoir que l’opération de trempe peut avoir pour effet de plus ou moins déformer la pièce et qu’il sera difficile de garantir la planéité d’une pièce ou le respect de tolérances strictes au niveau des angles de pliage.  C’est pour cette raison que dans certains cas, il sera préférable d’utiliser de l’inox ressort qui ne doit pas subir de trempe pour avoir sa dureté ressort et qui est plus formable.

Lorsque l’on parle de fil en acier pour fabriquer des ressorts, on utilise fréquemment les mots : acier tréfilé dur, acier carbone ou corde à piano.

Il existe plusieurs nuances à cet égard :

Composition chimique, % en masse en 10270-1:2011

        Composition
chimique
     
Dénomination Norme européenne (EN) C Si MN P max. S max. Cu max.
SL
SM
SH
DM
DH
CLASSE II
EN 10270-1
EN 10270-1
EN 10270-1
EN 10270-1
EN 10270-1
DIN 17223:1964-1
0,35 – 1,00 0,35 – 1,00 0,35 – 1,00 0,45 – 1,00 0,45 – 1,00
Non-garanties
0,10 – 0,30 0,10 – 0,30 0,10 – 0,30 0,10 – 0,30 0,10 – 0,30
Non-garanties
0,40 – 1,20 0,40 – 1,20 0,40 – 1,20 0,40 – 1,20 0,40 – 1,20
Non-garanties
0,035
0,035
0,035
0,020
0,020
0,030
0,035
0,035
0,035
0,025
0,025
0,030
0,20
0,20
0,20
0,12
0,12
0,12

Il s’agit ici d’une matière dure qui ne doit pas être trempée (sauf certains alliages spéciaux) mais qui après enroulement ou formage du ressort doit subir un recuit de détente à 310 ° pendant un certain temps dépendant de la masse du ressort.