Imprimer

Résumé de thèse de Elodie Cabrol

-A +A

Étude et compréhension des mécanismes d’endommagement de surface de matrices de forgeage à chaud rechargées

Thèse soutenue le 11/12/2015

Dans le domaine du forgeage à chaud de pièces aéronautiques, les matrices en acier sont couramment rechargées, sur quelques millimètres d’épaisseur, par un alliage base cobalt (Stellite 21) déposé par soudage à l’arc (procédé MIG). Dans le cadre de ce travail de thèse, ce rechargement « classique » est comparé à des rechargements Stellite 21 et Stellite 6 déposés par deux procédés émergents dans ce domaine, le PTA et le LASER. L’objectif est d’apporter des éléments de compréhension aux mécanismes d’endommagement de surface, notamment par déformation plastique, de ces différents rechargements afin de dégager des voies d’amélioration pour augmenter la durée de vie des matrices.

Des essais tribologiques (semi-industriels et laboratoire) ont été mis en œuvre pour créer des endommagements de surface comparables à ceux observés sur matrices industrielles. Associées à ces essais, des investigations microstructurales, structurales et mécaniques multi-échelles ont été réalisées (traction, flexion, microdureté, MO, MEB, MEB-STEM, DRX, EBSD).

Selon les couples nuance/procédé de rechargement, des mécanismes de déformation plastique par glissement des dislocations parfaites et par transformation de phase CFC en HC ont été identifiés. L’activation de ce dernier a pu être reliée à la température de transformation allotropique CFC/HC du cobalt. Cette température dépend des éléments d’addition, variant en fonction de la nuance déposée (Cr, C, …), de la dilution (Fe) liée au paramètres de soudage et du nombre de couche déposées. La transformation de phase a une influence significative sur l’évolution du coefficient de frottement. En effet, dans le cas où la transformation de phase n’est pas observée, le coefficient de frottement est stable durant l’essai alors qu’une chute de la courbe de coefficient de frottement a été reliée avec la transformation de phase CFC en HC. Parallèlement, l’écoulement plastique des dendrites est observé en extrême surface sur quelques dizaines de micromètre d’épaisseur dans la direction de glissement et est associé à une forte texturation de la phase identifiée (CFC ou HC), avec une orientation des plans de plus grande densité atomique parallèlement à la surface de glissement. Les résultats montrent également que sous sollicitations tribologiques, un important durcissement est observé en surface (jusqu'à 90%) et une corrélation a pu être établie entre l'augmentation de la microdureté et le taux de déformation plastique.

Mots-clés : endommagement de surface, usure outillage, déformation plastique, forgeage à chaud, sollicitation thermomécanique et tribologique, rechargement, procédé de dépôt (MIG, PTA, LASER), alliage base cobalt (Stellite)