Contribution à l'étude des mécanismes de formation de couches de transfert non métalliques sur un outil en coupe continue d'aciers de décolletage a inclusions contrôlées

Mechanisms of non metallic transfert layer formation on cutting tools in machining of free-cutting steels with controlled inclusionary content

• Auteur / Autrice : Jean-Marc Brion
• Direction : Jürgen von Stebut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adhésion (physique)

Sulfures

Manganèse

Mots clés libres

Outil coupe

Revêtement non métallique

Manganèse sulfure

Adhérence

Cutting tool

Non metal coating

Manganese sulfide

Adhesion

Résumé

On présente l'étude des mécanismes de formation des couches de transfert sélectif (CTS) de sulfures de manganèse sur un outil de coupe a partir des seules inclusions contenues de façon contrôlée dans l'acier usiné. On montre que la stabilité de la CTS sur l'outil correspond à un équilibre dynamique entre sa vitesse d'alimentation et sa vitesse d'érosion avec l'adhérence inclusion/outil comme mécanisme clé gouvernant cette stabilité. Cette adhérence est liée à l'affinité chimique entre l'élément métallique actif présent à la surface de l'outil (Zr, ti) et le soufre des inclusions de l'acier exprimée en termes d'enthalpie de formation du sulfure correspondant. Par spectroscopie des électrons Auger en mode balayage, nous avons réussi à comprendre le mécanisme le plus probable d'accrochage des sulfures de manganèse sur des outils mixtes composes de carbures WC et tic. A l'endroit des carbures simples de type wc, on assiste a une usure diffusionnelle classique qui se traduit par leur dissociation et évacuation continuelles. En revanche, l'élément de transition (ti) dans les carbures actifs également dissociés forme, avec les inclusions de l'acier usine, une fine couche d'oxysulfure stable, et certainement adhérente, qui interrompt cette dissociation et constitue une base d'accrochage pour d'autres sulfures. Dans la même logique, on constate que la continuité chimique du compose actif à la surface de l'outil (outils revêtus) favorise encore la stabilité des CTS. Bien que d'importance cruciale, la maitrise compositionnelle de la surface de l'outil ne peut avoir qu'un rôle de révélateur du flux d'alimentation en inclusions provenant du copeau. On montre le rôle capital qui revient au contrôle inclusionnaire en matière de composition des inclusions principalement mais aussi en termes de morphologie et de déformabilité relative inclusion/matrice