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Examen des microstructures de roulements en acier
Les roulements sont tout à fait essentiels aux performances des machines rotatives pour de nombreuses industries. La société Timken conçoit et fabrique des roulements réputés pour leur grande fiabilité dans des applications exigeantes, telles que l’énergie éolienne, les industries mobiles et de transformation. Nous nous efforçons d’approfondir continuellement notre compréhension des performances de nos produits sur ces marchés en pleine croissance.
Par exemple, au cours de la dernière décennie, certains roulements d’éoliennes ont subi des dommages prématurés en raison de la formation de fissures de gravure blanche (WEC) dans les chemins de roulement. Les WEC sont un type de dommages affectant les roulements, nommés ainsi en raison de leur apparence blanche de fissures au microscope optique. Les WEC précèdent souvent l’entartrage et l’écaillage inattendus des chemins de câbles. Cependant, les roulements Timken sont connus pour supporter ce type de dommages et offrent une durée de vie plus longue en raison de leurs caractéristiques matérielles. Nous savons que nos aciers et les procédés métallurgiques associés améliorent la fiabilité des produits, mais pour quelle raison et quels sont ces mécanismes sous-jacents ?
La métallurgie est une compétence clé chez Timken. Nous avons donc décidé d’aller plus loin et de déterminer les mécanismes de cette performance supérieure du matériau. À ce titre, nous avons testé différents matériaux, traitements thermiques et microstructures lors de tests adaptés en laboratoire, et avons constaté que les performances sont liées à nos paramètres de traitement thermique, en particulier la quantité de carbone integrée dans l’acier lors du traitement thermique.
Pour mieux comprendre les mécanismes au niveau atomique, les aciers sont étudiés « in situ » utilisant des rayons X à haute énergie pendant le traitement thermique et pendant le chargement en traction. J’ai travaillé avec des chercheurs au Royaume-Uni pour examiner comment l’arrangement atomique change dans un acier à roulement pendant le traitement thermique ainsi que pendant le chargement et le déchargement.
Les études in situ lors du traitement thermique ont permis de mieux comprendre comment les phases de renforcement (martensite ou bainite) se forment dans l’acier à roulement et comment ces phases réagissent aux températures élevées. De plus, nous avons concentré notre étude sur la comparaison des réponses de charge des microstructures de bainite et de martensite (avec des quantités égales d’austénite retenue) en utilisant la diffraction des rayons X synchrotron in situ.
Nos résultats suggèrent que les caractéristiques du réseau atomique des principales phases de renforcement (martensite/bainite) déterminent la stabilité de la microstructure sous charge mécanique. Il s’est en outre avéré que la quantité de carbone piégé dans le réseau atomique de la phase de renforcement, et la distorsion de réseau associée, semblent jouer un rôle clé dans la fiabilité de l’acier à roulement. Les résultats de nos tests internes de durée de vie des roulements confirment également ces corrélations.
La compréhension de ces mécanismes révèle comment et pourquoi différentes microstructures d’acier fonctionnent différemment dans une application donnée, approfondissant ainsi notre connaissance des produits. Grâce à ces informations, nous pouvons optimiser davantage nos produits pour une meilleure durée de vie et un meilleur coût selon les exigences de l’application.
Lisez les articles complets ici :
Diffraction des rayons X synchrotron in situ lors de la trempe et du revenu de l’acier SAE 52100
Last Updated: 2022/02/24
Published: 2022/02/11