Améliorer la résistance à l'usure des produits coulés

L'amélioration de la résistance à l'usure des produits coulés implique la sélection des matériaux appropriés, l'optimisation du processus de coulée et l'application d'un traitement post-coulée. Voici les méthodes clés pour améliorer la résistance à l'usure:

1. Sélection des matériaux

Choisissez des alliages présentant des propriétés inhérentes à l’usure:

• La fonte (en particulier la fonte blanche à haute teneur en chrome ou le fer dur au nickel) est résistante à l'usure.
• Acier au manganèse (acier Hadfield, ~11-14% Mn) pour les applications d'usure par impact.
• Aciers à outils de haute dureté et résistance à l'usure (ex. D2, A2).
• L'alliage Stellite (Co-Cr-W-C) offre une résistance extrêmement élevée à l'usure et à la corrosion.
• Composites renforcés par des carbures (par exemple, particules de carbure de tungstène dans une matrice coulée).

2. Traitement thermique

• Trempe et revenu: augmente la dureté tout en conservant la ténacité (par exemple, trempe et revenu des pièces moulées en acier).
• Trempe isotherme (pour fonte ductile): améliore la résistance et la résistance à l'usure.
• Durcissement superficiel (carburation/nitruration): forme une couche superficielle dure tout en gardant le noyau résistant.

3. Traitements de surface et revêtements

• Revêtement par pulvérisation thermique: application de revêtement WC-Co, CrC ou céramique par pulvérisation HVOF ou plasma.
• Placage chromé dur: résistant à la corrosion et à l'usure.
• Revêtement laser: dépôt d’alliages résistants à l’usure (par exemple Stellite) sur des surfaces critiques.
• Boronisation ou nitruration: forme une couche de surface ultra-dure (Fe₂B ou couche de nitrure).

4. Contrôle de microstructure

• Affinement des grains: les grains plus petits améliorent la ténacité et la résistance à l’usure (par refroidissement contrôlé ou par inoculants).
• Formation de carbures: Les alliages contenant du chrome, du vanadium ou du molybdène forment des carbures durs résistants à l'usure.
• Perlite vs martensite: La structure martensitique (acier à haute teneur en carbone) offre une meilleure résistance à l'usure.

5. Optimisation de conception

• Évitez les bords tranchants: les transitions lisses réduisent la concentration de contraintes et l'usure.
• Renforcer les zones à forte usure: utiliser des sections ou lames plus épaisses dans les zones critiques.

6. Lubrification et entretien

• Pour les pièces en mouvement (p.ex. engrenages, douilles), assurez-vous d’une lubrification appropriée afin de minimiser l’usure causée par le frottement.

7. Traitement après coulée

• Le meulage/polissage de précision permet de réduire la rugosité de la surface et de minimiser le point de début de l'usure.

La résistance à l'abrasion dépend de la composition du matériau, du traitement thermique et de l'ingénierie Pour une usure importante, la fonte à haute teneur en chrome ou les revêtements en céramique sont idéaux. Pour l'usure par impact, l'acier au manganèse fonctionne le mieux.