Qu’est-ce qu’une plaque d’acier résistante à l’usure ?
Les plaques d’acier résistantes à l’usure sont des tôles d’acier présentant une très bonne résistance à l’abrasion.
L’abrasion est un phénomène qui consiste à rayer la surface des matériaux par contact ou par frottement et qui pose problème dans un grand nombre de domaines. Par exemple, pour les pièces de machines et les matériaux de construction. On se sert alors des plaques d’acier résistantes à l’usure pour les pièces et les machines utilisées dans des environnements difficiles. Cela en raison de leur grande résistance à l’abrasion et de leur durabilité. Elles sont également suffisamment solides bien qu’elles soient plus minces que les tôles d’acier ordinaires. Cela permet de réduire le poids des composants.
Toutefois, pour améliorer la résistance à l’usure, des matériaux durs sont utilisés dans l’acier. Cela présente l’inconvénient d’être difficile à transformer et peut entraîner des coûts de production plus élevés.
Le matériau est basé sur l’acier de carbone, auquel on ajoute des alliages tels que le chrome, le manganèse, le molybdène et le vanadium pour augmenter la dureté et la résistance. Outre la résistance à l’usure, certains produits présentent également des propriétés de résistance à la corrosion et à la chaleur.
Utilisations des plaques d’acier résistantes à l’usure
Les plaques d’acier résistantes à l’usure sont souvent utilisées dans le domaine des machines de construction. Ces dernières manipulent des matériaux qui génèrent de fortes forces de frottement. Comme par exemple, la terre, le sable et les roches. La durabilité des composants est donc nécessaire et c’est pourquoi on utilise ces plaques.
Par exemple, elles sont nécessaires pour les pièces qui sont utilisées sur de longues périodes. Par exemple, les plaques de déblaiement des bulldozers et des camions à benne, ainsi que les sections des godets des pelles hydrauliques. En effet, des matériaux présentant une solidité et une résistance à l’usure supérieures sont nécessaires pour réduire les coûts et les temps d’arrêt dus à la détérioration des composants.
Les plaques d’acier résistantes à l’usure sont également utilisées dans les machines agricoles et minières, ainsi que dans les équipements des aciéries. Ces machines et ses équipements doivent fonctionner dans des conditions difficiles, telles que la contamination par des corps étrangers, des températures et des pressions élevées. Ils doivent donc non seulement être solides et résistants à l’abrasion, mais aussi à la corrosion et à la chaleur.
Principe des plaques d’acier résistantes à l’usure
Elles voient leur résistance à l’usure améliorée par la formation d’une couche d’alliage spécial sur la surface de l’acier.
La couche d’alliage se compose principalement d’éléments tels que le chrome, le manganèse, le molybdène, le vanadium, le nickel, le bore et le tungstène. Ces éléments forment une fine couche sur la surface de l’acier et peuvent durcir la surface. Cette surface durcie présente une grande résistance à l’usure.
Les plaques d’acier résistantes à l’usure se caractérisent également par une structure cristalline spéciale dans le matériau de l’acier. Cette dernière a pour effet d’augmenter la dureté de la surface en formant des microcristaux à l’intérieur de l’acier. La structure cristalline ne rend pas seulement le matériau en acier résistant à l’usure, mais augmente également sa résistance.
Autres informations sur les plaques d’acier résistantes à l’usure
1. Le soudage des plaques d’acier résistantes à l’usure
Les structures telles que les godets et les plaques de sol pour les engins de chantier qui utilisent des plaques en acier résistant à l’usure ne peuvent pas être réalisées par la seule fixation mécanique, comme le vissage. Elles doivent donc parfois être assemblées par soudage.
Le soudage MAG et le soudage à l’arc sous protection sont généralement beaucoup utilisés pour les plaques d’acier résistantes à l’usure. Cependant, il y a trois points à noter, en fonction des caractéristiques requises pour le joint soudé et de la situation de la construction.
Les propriétés de résistance à l’usure du joint sont-elles requises ou non ?
Si le joint n’est pas en contact avec de la terre ou du sable, la baguette de soudure peut être largement choisie, car il n’est pas nécessaire qu’elle soit résistante à la terre et au sable. Il suffit de tenir compte de la résistance du joint, qui ne doit donc pas nécessairement être le même type d’acier résistant à l’usure. Il faut simplement que le matériau soit adapté aux besoins de la structure et de la construction. Comme par exemple, l’acier doux avec une excellente soudabilité ou un matériau de soudage en acier inoxydable austénitique qui ne nécessite pas de préchauffage.
En revanche, si la résistance à l’usure est également requise pour les joints, le choix est limité, car il faut choisir un acier résistant à l’usure ayant une excellente soudabilité. Les aciers résistants à l’usure sont conçus et fabriqués pour offrir des performances optimales sous forme de feuilles. Cependant, la chaleur appliquée lors de l’assemblage les ramollit et réduit leur résistance à l’usure. Il est donc nécessaire de sélectionner des aciers résistants fortement à celle-ci, additionnés de silicium (Si). Ils auront pour résultat d’améliorer la résistance au ramollissement à haute température, par exemple.
Fissuration des soudures
Pour obtenir une résistance élevée à l’usure dans ces plaques, de grandes quantités d’éléments d’alliage tels que le carbone et le chrome sont ajoutées. La teneur en carbone, qui est l’un des critères de susceptibilité à la fissuration par soudage, est élevée.
Plus cette dernière est élevée, plus la résistance à l’usure l’est également. D’un autre côté, plus la susceptibilité à la fissuration par soudage est élevée. Il est donc nécessaire de réduire la contamination par l’hydrogène pendant le soudage. Celui-ci provoque la fragilisation et réduit la force de contrainte par le préchauffage.
Contrôle de la température de préchauffage
Les plaques d’acier résistantes à l’usure se ramollissent généralement lorsqu’elles sont exposées à des températures de 200°C ou plus, ce qui entraîne une réduction de la résistance à l’usure. Il faut donc veiller à ce que le préchauffage, qui est appliqué pour empêcher les effets thermiques du soudage et la fissuration des soudures, ne réduise pas la résistance à l’usure. Le traitement post-chauffage visant à réduire les contraintes résiduelles et à améliorer la solidité de la microstructure après le soudage n’est généralement pas appliqué.
2. Le traitement thermique des plaques d’acier résistantes à l’usure
Deux traitements thermiques sont particulièrement importants dans le cas de ces plaques : En premier, la trempe, au cours de laquelle l’acier est trempé à partir de la région austénitique pour obtenir de la martensite. Elle est dure et présente une excellente résistance à l’usure. En second, le revenu, au cours duquel l’acier est trempé pour améliorer la ténacité et réduire la fissuration.
Lors de la trempe, il convient de noter que si la vitesse de refroidissement est lente, la dureté est insuffisante et la résistance à l’usure requise ne peut être atteinte. Lors du revenu, si la température est trop élevée, la ténacité s’améliore, mais inversement la dureté diminue et la résistance à l’usure ne peut être obtenue.