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Analyse et technologie des surfaces
d’acier en glissement sec, les composants doivent être traités de manière à obtenir
une dureté supérieure à 550 HV.
Les propriétés des films d’oxydes nécessaires pour avoir un effet bénéfique sur
l’usure sont les suivantes:
• Le film d’oxyde doit être présent et adhérent ce qui implique que le volume de
l’oxyde soit plus grand que celui du métal qui le génère: V Oxyde / V Métal > 1.
• Le film ne doit pas être trop épais car cela entraînerait des risques d’abrasion.
• L’oxyde doit être facilement cisaillable.
• L’oxyde et le métal de base doivent avoir des propriétés similaires.
Parmi les oxydes les plus favorables, notamment à haute température, on peut
citer l’oxyde de chrome et à un degré moindre, l’oxyde de nickel.
Les fontes grises sont utilisées dans des applications où la lubrification ne peut
être mise en œuvre. Pendant les phases initiales de glissement, l’usure de la fonte
produit des couches superficielles dures, riches en graphite et en oxydes, qui protègent le substrat. La résistance à l’usure est affectée par la teneur en ferrite qui doit
être minimisée et par la morphologie du graphite. La forme nodulaire est préférable
à la forme lamellaire car elle favorise le rodage et conduit à des taux d’usure moins
élevés. La répartition du graphite influence aussi le comportement. Une répartition
aléatoire conduit généralement à une usure moindre qu’une structure ordonnée. La
résistance à l’usure des fontes nodulaires peut être améliorée par la présence de
bainite qui réduit l’usure pendant la phase d’adaptation et abaisse le taux d’usure.
La présence de phosphore jusqu’à 3%, améliore la résistance à l’usure des fontes
grises.
Le cuivre et ses alliages sont très largement utilisés dans la réalisation de pièces frottantes. Le cuivre lui-même est employé lorsqu’une bonne conductivité électrique est nécessaire, généralement en présence de graphite ou de composés contenant de grandes proportions de graphite. Les alliages de cuivre sont mis en œuvre
dans la plupart des cas contre un antagoniste plus dur en acier. Les plus couramment
utilisés sont: les bronzes, les laitons, les cuproaluminiums, les cupronickels. Les
règles de base en conception consistent à placer préférentiellement l’alliage de cuivre en position de petite surface de façon à protéger le composant en acier et à favoriser les échanges thermiques.
La résistance à l’usure des alliages de cuivre dépend du type d’alliage, de la
structure, des films réactionnels, de la rugosité de l’antagoniste, des propriétés
mécaniques de l’alliage. Des tests réalisés avec des alliages contenant respectivement des additions de l’ordre de 10% d’aluminium, d’étain, de silicium, d’indium,
ont montré que l’aluminium et le silicium réduisaient le frottement et que l’étain et
l’indium réduisaient l’usure. Les uns et les autres améliorant le comportement par
rapport au cuivre pur.
La résistance à l’usure des laitons est fortement influencée par la structure. Les
alliages à teneur en zinc supérieure à 30% résistent mieux à l’usure. Les structures
Analyse et technologie des surfaces
d’acier en glissement sec, les composants doivent être traités de manière à obtenir
une dureté supérieure à 550 HV.
Les propriétés des films d’oxydes nécessaires pour avoir un effet bénéfique sur
l’usure sont les suivantes:
• Le film d’oxyde doit être présent et adhérent ce qui implique que le volume de
l’oxyde soit plus grand que celui du métal qui le génère: V Oxyde / V Métal > 1.
• Le film ne doit pas être trop épais car cela entraînerait des risques d’abrasion.
• L’oxyde doit être facilement cisaillable.
• L’oxyde et le métal de base doivent avoir des propriétés similaires.
Parmi les oxydes les plus favorables, notamment à haute température, on peut
citer l’oxyde de chrome et à un degré moindre, l’oxyde de nickel.
Les fontes grises sont utilisées dans des applications où la lubrification ne peut
être mise en œuvre. Pendant les phases initiales de glissement, l’usure de la fonte
produit des couches superficielles dures, riches en graphite et en oxydes, qui protègent le substrat. La résistance à l’usure est affectée par la teneur en ferrite qui doit
être minimisée et par la morphologie du graphite. La forme nodulaire est préférable
à la forme lamellaire car elle favorise le rodage et conduit à des taux d’usure moins
élevés. La répartition du graphite influence aussi le comportement. Une répartition
aléatoire conduit généralement à une usure moindre qu’une structure ordonnée. La
résistance à l’usure des fontes nodulaires peut être améliorée par la présence de
bainite qui réduit l’usure pendant la phase d’adaptation et abaisse le taux d’usure.
La présence de phosphore jusqu’à 3%, améliore la résistance à l’usure des fontes
grises.
Le cuivre et ses alliages sont très largement utilisés dans la réalisation de pièces frottantes. Le cuivre lui-même est employé lorsqu’une bonne conductivité électrique est nécessaire, généralement en présence de graphite ou de composés contenant de grandes proportions de graphite. Les alliages de cuivre sont mis en œuvre
dans la plupart des cas contre un antagoniste plus dur en acier. Les plus couramment
utilisés sont: les bronzes, les laitons, les cuproaluminiums, les cupronickels. Les
règles de base en conception consistent à placer préférentiellement l’alliage de cuivre en position de petite surface de façon à protéger le composant en acier et à favoriser les échanges thermiques.
La résistance à l’usure des alliages de cuivre dépend du type d’alliage, de la
structure, des films réactionnels, de la rugosité de l’antagoniste, des propriétés
mécaniques de l’alliage. Des tests réalisés avec des alliages contenant respectivement des additions de l’ordre de 10% d’aluminium, d’étain, de silicium, d’indium,
ont montré que l’aluminium et le silicium réduisaient le frottement et que l’étain et
l’indium réduisaient l’usure. Les uns et les autres améliorant le comportement par
rapport au cuivre pur.
La résistance à l’usure des laitons est fortement influencée par la structure. Les
alliages à teneur en zinc supérieure à 30% résistent mieux à l’usure. Les structures