COMPORTEMENT A L’USURE ET TRIBOLOGIQUE DES ACIERS AU MANGANESE SOUS L’EFFET DES ELEMENTS D’ALLIAGE ET DES TRAITEMENTS THERMIQUES
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Date
2021
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Abstract
Les aciers au manganèse font partie des matériaux les plus recommandés pour la fabrication
des pièces résistantes à l’’usure. Ils sont largement utilisés dans les domaines miniers,
cimentiers, dans les carrières ainsi que dans d’autres secteurs dominés par l’usure. A l’état
brut de coulée, ces derniers ont une matrice austénitique dans laquelle se trouvent des
carbures secondaires. L’ajout des éléments carburigènes à ces derniers conduit à la formation
de réseaux des carbures secondaires au tour des grains austénitiques, ce qui améliore la dureté
de l’acier mais fini par le fragiliser. La dissociation de ces carbures nécessite des traitements
thermiques complexes et parfois difficilement applicables.
L’objectif de ce travail est basé sur l’étude de la formation de la microstructure, de
l’amélioration de la dureté et du comportement tribologique des aciers au manganèse sous
l’effet de la variation des teneurs en carbone et en manganèse, des éléments d’alliage et des
traitements thermiques. Le changement microstructural est considéré comme l’axe principal
de cette étude.
Deux familles ont été étudiées dont l’une appartient à l’acier Hadfield et l’autre à un acier au
manganèse. Les échantillons ont été élaborés dans un environnement industriel. Les éléments
d’alliage (Cr, Ni, Mo, Nb et V) ont été finement broyés et ajouté dans une louche
préalablement chauffée. Deux traitements thermiques ont été appliqués, l’un à 1050°C et
l’autre à 1100°C, suivis d’une trempe à l’eau. La caractérisation microstructurale a été
effectuée en se basant sur la microscopie optique et électronique à balayage et la diffraction
des rayons X. La dureté et le comportement tribologique ont été aussi utilisés pour
caractériser ces aciers. Les résultats obtenus ont montré qu’à l’état brut de coulée, les
éléments ajoutés ont favorisé la formation des carbures simples ou complexes inter et
intragranulaires. A l’état traité, les microstructures des aciers considérés sont composées de
martensite, d’austénite résiduelle et de précipités. L’ajout des éléments d’alliage et l’élévation
de la température du traitement thermique ont conduit à une augmentation du taux de
martensite. La formation des carbures secondaires et l’augmentation de la quantité de la
martensite ont conduit à l’amélioration de la dureté et de la résistance à l’usure des aciers
considérés. La haute dureté et le meilleur comportement à l’usure sont obtenus pour l’acier au
manganèse contenant une faible teneur en carbone avec des additions de Cr+Mo+Nb.