Approche métallurgique des processus d'usure par glissement dans un acier inoxydable austénitique

• Auteur / Autrice : Christophe Brin
• Direction : JEAN-PIERRE VILLAIN, JEAN-PIERRE RIVIERE
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses et matériaux
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ions -- Implantation

Martensite

Microstructure (physique)

Contraintes résiduelles

Rayons X -- Diffraction

Usure (mécanique)

Résumé

Ce travail a necessite la mise au point d'un dispositif experimental de type pion-disque permettant de realiser, dans des conditions bien controlees, des essais tribologiques entre deux antagonistes en acier inoxydable austenitique sollicites en mode glissement sous faible charge, en milieu liquide avec possibilite d'elimination des debris. On a etudie l'influence de trois parametres principaux : distance de frottement, charge appliquee et nature du milieu sur la vitesse d'usure, la morphologie des surfaces degradees et les evolutions microstructurales induites dans les zones en contact sur le pion et sur le disque ainsi que dans les debris. Trois phases successives ont ete identifiees dans le processus de degradation : formation des premiers sillons, multiplication des sillons et acceleration de la perte de matiere, ralentissement et stabilisation de l'usure. Dans tous les cas les facies de degradation sont constitues d'un ensemble regulier de sillons et de bourrelets paralleles ; leur aspect est caracteristique d'un enlevement de matiere sur un materiau plastique par des particules dures. Les differentes techniques d'analyse structurale ont mis en evidence, des le debut des essais et quels que soient le milieu et la charge, une transformation martensitique importante dans les couches superficielles des zones degradees ainsi que dans les debris. La grande durete de ceux-ci et la forte diminution de la vitesse d'usure observee lorsqu'ils sont elimines en cours d'essai explique leur role essentiel dans les processus abrasifs responsables de la degradation. L'implantation-diffusion d'azote, sous forme d'une solution solide concentree dans l'austenite, modifie le processus de degradation et reduit considerablement l'usure des deux antagonistes ; toutefois lorsque seul l'un d'eux est nitrure celui ci se degrade certes lentement, mais l'autre peut subir une usure tres severe.