L'acier moulé résistant à l'usure (ou résistant à l'abrasion) fait référence à l'acier moulé présentant une bonne résistance à l'usure. Selon sa composition chimique, il est divisé en acier moulé résistant à l'usure non allié, faiblement allié et allié. Il existe de nombreux types d'acier résistant à l'usure, qui peuvent être grossièrement divisés en acier à haute teneur en manganèse, acier résistant à l'usure moyennement et faiblement allié, acier au chrome-molybdène-silicium-manganèse, acier résistant à la cavitation, acier résistant à l'usure, et acier spécial résistant à l'usure. Certains aciers alliés généraux tels que l'acier inoxydable, l'acier à roulements, l'acier à outils allié et l'acier de construction allié sont également utilisés comme aciers résistants à l'usure dans des conditions spécifiques.
Les aciers moyennement et faiblement alliés résistant à l'usure contiennent généralement des éléments chimiques tels que le silicium, le manganèse, le chrome, le molybdène, le vanadium, le tungstène, le nickel, le titane, le bore, le cuivre, les terres rares, etc. Les revêtements de nombreuses billes de grande et moyenne taille aux États-Unis, les usines sont fabriquées en acier au chrome-molybdène-silico-manganèse ou au chrome-molybdène. La plupart des boules de broyage aux États-Unis sont fabriquées en acier au chrome-molybdène à teneur moyenne et élevée en carbone. Pour les pièces qui fonctionnent dans des conditions d'usure abrasive à des températures relativement élevées (par exemple 200 ～ 500 ℃) ou dont les surfaces sont soumises à des températures relativement élevées en raison de la chaleur de friction, des alliages tels que le chrome-molybdène vanadium, le chrome-molybdène vanadium nickel ou le chrome-molybdène vanadium tungstène peut être utilisé.
L'abrasion est un phénomène dans lequel le matériau présent sur la surface de travail d'un objet est continuellement détruit ou perdu en mouvement relatif. Divisée par le mécanisme d'usure, l'usure peut être divisée en usure abrasive, usure adhésive, usure par corrosion, usure par érosion, usure par fatigue de contact, usure par impact, usure par frottement et autres catégories. Dans le domaine industriel, l'usure abrasive et l'usure des adhésifs représentent la plus grande proportion des défaillances dues à l'usure des pièces, et des modes de défaillance dus à l'usure tels que l'érosion, la corrosion, la fatigue et le fretting ont tendance à se produire lors du fonctionnement de certains composants importants, de sorte qu'ils deviennent plus fréquents. et plus d'attention. Dans les conditions de travail, plusieurs formes d'usure apparaissent souvent en même temps ou l'une après l'autre, et l'interaction de la rupture par usure prend une forme plus complexe. La détermination du type de rupture par usure de la pièce est la base de la sélection ou du développement raisonnable d'un acier résistant à l'usure.
De plus, l’usure des pièces et composants constitue un problème d’ingénierie système. De nombreux facteurs affectent l'usure, notamment les conditions de travail (charge, vitesse, mode de déplacement), les conditions de lubrification, les facteurs environnementaux (humidité, température, milieux environnants, etc.) et les facteurs matériels (composition, organisation, propriétés mécaniques), la surface qualité et propriétés physiques et chimiques des pièces. Les changements dans chacun de ces facteurs peuvent modifier le degré d’usure et même modifier le mécanisme d’usure. On peut voir que le facteur matériau n'est qu'un des facteurs qui affectent l'usure de la pièce. Pour améliorer la résistance à l'usure des pièces en acier, il est nécessaire de commencer par le système global de friction et d'usure dans des conditions spécifiques pour obtenir l'effet souhaité.
1. Traitement thermique en solution (traitement de trempe à l'eau) des pièces moulées en acier à haute teneur en manganèse résistant à l'usure
Il existe un grand nombre de carbures précipités dans la structure brute de coulée de l'acier à haute teneur en manganèse résistant à l'usure. Ces carbures réduiront la ténacité de la pièce moulée et faciliteront sa fracture pendant l'utilisation. L'objectif principal du traitement thermique en solution des pièces moulées en acier à haute teneur en manganèse est d'éliminer les carbures dans la structure brute de coulée et aux joints de grains pour obtenir une structure austénitique monophasée. Cela peut améliorer la résistance et la ténacité de l'acier à haute teneur en manganèse, de sorte que les pièces moulées en acier à haute teneur en manganèse conviennent à un plus large éventail de domaines.
Le traitement thermique de mise en solution des pièces moulées en acier à haute teneur en manganèse résistant à l'usure peut être grossièrement divisé en plusieurs étapes : chauffer les pièces moulées au-dessus de 1 040 °C et les maintenir pendant une durée appropriée, de sorte que les carbures qu'elles contiennent soient complètement dissous dans l'austénite monophasée. ; puis refroidissement rapide, obtenez une structure de solution solide austénite. Ce traitement en solution est également appelé traitement de trempe à l'eau.
(1) Température du traitement de trempe à l'eau
La température de ténacité de l'eau dépend de la composition chimique de l'acier à haute teneur en manganèse, généralement entre 1 050 ℃ et 1 100 ℃. Les aciers à haute teneur en manganèse à haute teneur en carbone ou en alliages (tels que l'acier ZG120Mn13Cr2 et l'acier ZG120Mn17) doivent respecter la limite supérieure de la température de ténacité de l'eau. Cependant, une température de ténacité à l'eau trop élevée provoquera une décarburation importante à la surface de la pièce moulée et une croissance rapide des grains d'acier à haute teneur en manganèse, ce qui affectera les performances de l'acier à haute teneur en manganèse.
(2) Vitesse de chauffage du traitement de trempe à l'eau
La conductivité thermique de l'acier au manganèse est pire que celle de l'acier au carbone général. Les pièces moulées en acier à haute teneur en manganèse ont des contraintes élevées et sont faciles à fissurer lorsqu'elles sont chauffées. Le taux de chauffage doit donc être déterminé en fonction de l'épaisseur de la paroi et de la forme de la pièce moulée. D'une manière générale, les pièces moulées avec une épaisseur de paroi plus petite et une structure simple peuvent être chauffées plus rapidement ; les pièces moulées avec une épaisseur de paroi plus grande et une structure complexe doivent être chauffées lentement. Dans le processus de traitement thermique proprement dit, afin de réduire la déformation ou la fissuration de la pièce moulée pendant le processus de chauffage, elle est généralement chauffée à environ 650 ℃ pour maintenir la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la pièce moulée réduite et la température dans le four est uniforme, puis monte rapidement jusqu'à la température de ténacité de l'eau.
(3) Temps de maintien du traitement de trempe à l'eau
Le temps de maintien du traitement de trempe à l'eau dépend principalement de l'épaisseur de paroi de la pièce moulée, afin d'assurer la dissolution complète des carbures dans la structure brute de coulée et l'homogénéisation de la structure austénitique. Dans des circonstances normales, il peut être calculé en augmentant le temps de maintien d'une heure pour chaque augmentation de 25 mm de l'épaisseur de la paroi.
(4) Refroidissement du traitement de trempe à l'eau
Le processus de refroidissement a une grande influence sur l'indice de performance et la structure de la pièce moulée. Pendant le traitement de trempe à l'eau, la température de la pièce moulée avant d'entrer dans l'eau doit être supérieure à 950°C pour empêcher les carbures de reprécipiter. Pour cette raison, l’intervalle de temps entre la sortie du four et l’entrée dans l’eau ne doit pas dépasser 30 secondes. La température de l'eau doit être inférieure à 30 °C avant que le moulage n'entre dans l'eau, et la température maximale de l'eau après l'entrée dans l'eau ne doit pas dépasser 50 °C.
(5) Carbure après traitement de trempe à l'eau
Après le traitement de trempe à l'eau, si les carbures de l'acier à haute teneur en manganèse sont complètement éliminés, la structure métallographique obtenue à ce moment est une structure austénitique unique. Mais une telle structure ne peut être obtenue que dans des pièces moulées à parois minces. Généralement, une petite quantité de carbures dans les grains d'austénite ou aux joints de grains est autorisée. Les carbures non dissous et les carbures précipités peuvent à nouveau être éliminés par traitement thermique. Cependant, les carbures eutectiques précipités en raison d'une température de chauffage excessive lors du traitement de trempe à l'eau ne sont pas acceptables. Car le carbure eutectique ne peut plus être éliminé par traitement thermique.
2. Traitement thermique de renforcement des précipitations des pièces moulées en acier à haute teneur en hangan résistant à l'usure
Le traitement thermique de renforcement par précipitation de l'acier à haute teneur en manganèse résistant à l'usure fait référence à l'ajout d'une certaine quantité d'éléments formant du carbure (tels que le molybdène, le tungstène, le vanadium, le titane, le niobium et le chrome) par traitement thermique pour obtenir une certaine quantité et taille en acier à haute teneur en manganèse La deuxième phase des particules de carbure dispersées. Ce traitement thermique peut renforcer la matrice austénitique et améliorer la résistance à l'usure de l'acier à haute teneur en manganèse.
3. Traitement thermique des pièces moulées en acier au chrome moyen résistant à l'usure
Le but du traitement thermique des pièces moulées en acier au chrome moyen résistant à l'usure est d'obtenir une structure matricielle martensite à haute résistance, ténacité et dureté élevée, de manière à améliorer la résistance, la ténacité et la résistance à l'usure des pièces moulées en acier.
L'acier au chrome moyen résistant à l'usure contient plus d'éléments de chrome et a une trempabilité plus élevée. Par conséquent, sa méthode habituelle de traitement thermique est la suivante : après 950 ℃ - 1 000 ℃, son austénitisation, puis son traitement de trempe et son traitement de revenu en temps opportun (généralement à 200-300 ℃).
4. Traitement thermique des pièces moulées en acier faiblement allié résistant à l'usure
Les pièces moulées en acier faiblement allié résistant à l'usure sont traitées par trempe à l'eau, trempe à l'huile et trempe à l'air en fonction de la composition de l'alliage et de la teneur en carbone. L'acier moulé perlitique résistant à l'usure adopte un traitement thermique de normalisation et de trempe.
Afin d'obtenir une matrice martensite à haute résistance, ténacité et dureté, et d'améliorer la résistance à l'usure des pièces moulées en acier, les pièces moulées en acier faiblement allié résistant à l'usure sont généralement trempées à 850-950°C et revenues à 200-300°C. .
Heure de publication : 07 août 2021