Elaboration de fontes blanches à haute teneur en chrome et étude de leur résistence à l'usure

Abstract

L'objectif de la présente étude est l'élaboration d'une fonte alliée au chrome avec une recherche d'une microstructure optimale permettant d'obtenir le meilleur compromis de dureté, usure et résistance aux chocs pour la fabrication des boulets de broyage. Nous avons choisi deux paramètres essentiels, la composition chimique où trois nuances de fonte sont coulées dont la teneur en chrome est respectivement 10%, 12% et 15% Cr avec une teneur en carbone variant de 2.11% à 2.52% C. Le deuxième paramètre était l'application de plusieurs cycles de traitements de revenu après mise en solution à 900° C et 1150° C. La microscopie optique et électronique à balayage et la diffraction aux rayons X ont été utilisées pour caractériser les différentes microstructures obtenues. Les essais d'usure de type pion sur disque, la microdureté, les essais aux chocs nous ont permis de déterminer les caractéristiques mécaniques des fontes alliées au chrome. Les résultats ont montré que la fonte à haute teneur en chrome et à basse concentration en carbone (Cr15) possède de bonnes propriétés mécaniques et d'usure à son état brut de coulée et sa microstructure composée d'un réseau de carbure eutectique plus dure est en parfaite logique avec les propriétés d'usure et de composition chimique. A cette nuance de fonte (Cr15) nous avons appliqué 28 cycles de traitements de revenu. Le but était la modification de la structure de la matrice. La comparaison des résultats par rapport à l'état brut de coulée nous a révélé que le traitement thermique de 2 h à 900° C suivi d'un revenu de 6 h à 250° C permet d'obtenir une microstructure optimale, offrant de bonne résistance à l'usure et une meilleure résistance aux chocs. La matrice ainsi obtenue était essentiellement de la martensite revenu avec des précipités de carbure secondaire.