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Dents plates

Les alliages résistants à l'usure sont une classe de matériaux spécialement conçus pour résister à la dégradation de surface et à la perte de matériaux causée par l'usure mécanique. Cette usure peut résulter de l'abrasion (grattage), de l'érosion (impact de particules), de l'adhésion (grippage et grippage) et du choc.

Leur fonction principale est de prolonger la durée de vie des équipements industriels, de réduire les temps d'arrêt et d'améliorer l'efficacité opérationnelle dans des environnements exigeants.

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La science de la résistance à l'usure

La résistance à l’usure n’est pas une propriété matérielle unique comme la densité ; c'est un comportement système complexe. La clé de la résistance à l’usure d’un matériau réside dans sa capacité à résister à la déformation plastique et à la fracture. Ceci est principalement réalisé grâce à :

Haute dureté : Résiste à la pénétration et à l’abrasion des particules dures.

Durcissement : La capacité de devenir de plus en plus dure à la surface lorsqu'elle est impactée ou soumise à des contraintes (par exemple, l'acier au manganèse Hadfield).

Robustesse : Résiste à l'écaillage, à la fissuration et à l'écaillage sous des charges d'impact.

Microstructure : La présence de carbures durs (par exemple, carbures de chrome, de tungstène, de vanadium) noyés dans une matrice métallique résistante est une caractéristique courante.

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1 Principaux types d'alliages résistants à l'usure

2 Méthodes d'application courantes

Principaux types d'alliages résistants à l'usure

Les alliages résistants à l'usure sont généralement à base de métaux ferreux (fer et acier) ou de métaux non ferreux, chacun étant adapté à des mécanismes d'usure spécifiques.

Type d'alliage/base	Caractéristiques clés	Notes/exemples courants	Applications principales
Aciers martensitiques	Dureté élevée et bonne résistance ; obtenu par traitement thermique (trempe et revenu).	AR400, AR500, 4140, 4340	Godets miniers, revêtements de concasseur, lames de bulldozer, plaques d'usure.
Acier au manganèse austénitique	"Hadfield Acier". Extrêmement résistant et résistant au travail. Lors de l'impact, la dureté de sa surface augmente considérablement tandis que le noyau reste résistant.	A128 Catégorie C, MN13, MN18	Revêtements de concasseur à mâchoires, grenouilles de chemin de fer, trépans de forage, chenilles.
Fonte blanche à haute teneur en chrome	Résistance exceptionnelle à l’abrasion grâce à un volume élevé de carbures de chrome durs. Peut être fragile sous l’impact.	Ni-Dur, A532	Corps de pompe à lisier, revêtements de broyeur, rouleaux pulvérisateurs, équipement de grenaillage.
Composites de carbure	Il ne s'agit pas d'un alliage monolithique, mais d'un matériau essentiel résistant à l'usure. Particules dures de carbure de tungstène incorporées dans une matrice métallique résistante (comme le cobalt ou le nickel).	Composites de carbure de tungstène, Stellite (à base de cobalt)	Fils de rechargement, plaques d'usure, outils de coupe, forets, sièges de soupapes.
Alliages à base de cobalt	Excellente résistance à une combinaison d’usure, de corrosion et de températures élevées (dureté rouge).	Stellite, alliages Haynes	Aubes de turbine à gaz, vannes haute température, pointes de scie, composants de moteur.
Alliages à base de nickel	Semblable aux alliages de cobalt, offrant une bonne résistance à l’usure et à la corrosion, souvent utilisé là où le cobalt ne convient pas.	Inconel, Colmonoy	Équipements de traitement chimique, composants aérospatiaux, revêtements durs.

Méthodes d'application courantes

Ces alliages ne sont pas toujours utilisés pour fabriquer des composants entiers. Ils sont souvent appliqués de manière rentable pour protéger un matériau de base :

Composants moulés : La pièce (comme un corps de pompe) est entièrement moulée à partir d'un alliage résistant à l'usure.

Plaques d'usure : Des tôles d'acier trempé (par exemple AR400) sont boulonnées ou soudées sur des surfaces vulnérables.

Rechargement / Bardage : Une couche d'alliage résistant à l'usure est soudée ou fusionnée sur la surface d'un métal de base moins cher et plus résistant. Il s'agit d'une méthode très courante et économique.

Pulvérisation thermique : Un revêtement d'alliage est pulvérisé sur la surface pour créer une couche résistante à l'usure.

En résumé, les alliages résistants à l’usure constituent une famille diversifiée et essentielle de matériaux qui constituent l’épine dorsale de l’industrie lourde. La sélection de l'alliage approprié dépend d'une compréhension précise du mécanisme d'usure (abrasion, impact, etc.), de l'environnement d'exploitation (y compris la température et la corrosion) et de considérations économiques.

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