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Usure, frottement, etc : comment améliorer la durabilité des pièces métalliques ?

En fonction de leur fréquence d’utilisation, de leur disposition ou encore du matériau qui les compose, les pièces métalliques peuvent s’user de diverses manières. Corrosion, abrasion, adhésion ou simplement fatigue, chaque situation se traite de façon différente. Traitement thermique dans la masse, cémentation, nitruration, quel procédé pour quel mode d’usure ?

Différents types d’usure possibles

L’usure des surfaces constitue un phénomène naturel au cours duquel les couches superficielles d’un élément solide se voient dégradées. Or, il existe autant de manières d’améliorer la durabilité des pièces métalliques que de les user. En réalité, le processus à choisir pour renforcer un élément dépend avant tout du type d’usure qu’il subit. 
À la suite d’efforts répétés dans le temps, la pièce peut connaître une certaine fatigue naturelle et finir par rompre. Dans certaines conditions, les surfaces de certains éléments peuvent aussi adhérer entre elles ou arracher des particules l’une à l’autre, on parle alors d’usure par adhésion. D’autre part, lorsque les pièces en acier se mettent “à rouiller”, on observe un phénomène de corrosion. Enfin, l’usure par abrasion correspond à un frottement entre deux surfaces ou une surface et un média, au cours duquel des particules dures de l’une imprègnent ou arrachent la surface de l’autre, ce qui crée des rayures ou des usures de la surface concernée

À chaque phénomène d’usure, une solution adaptée

Chaque mode d’usure fonctionne à sa manière et implique un traitement adapté pour préserver les pièces métalliques concernées. Sélectionner un traitement de surface nécessite donc avant tout de bien déterminer le type d’usure subi.

Usure en fatigue            

L’usure en fatigue peut survenir sur une pièce métallique subissant des efforts réguliers, même si ceux-ci semblent parfois assez faibles. Avec le temps, des fissures se forment à la surface de l’élément et s’y propagent plus ou moins vite. Traiter ce type de problème revient ainsi à empêcher leur développement ou à le ralentir s’il devient impossible de l’arrêter complètement. Pour y parvenir, on recourt à des traitements thermochimiques de surface tels que la cémentation ou la nitruration. Dans certains cas, lorsque la pièce est soumise à des contraintes mécaniques importantes jusqu’au cœur de la matière, par exemple, il est possible de lui prodiguer un traitement thermique dans la masse, tel que la trempe revenu.

Usure abrasive

En cas d’usure par abrasion, où les particules dures d’une surface finissent par rayer l’autre, l’objectif consiste à renforcer la dureté superficielle des pièces. On leur applique alors un revêtement sous vide tel que le PVD. Toujours pour améliorer la dureté, il s’avère également possible de traiter la pièce par nitruration.

Usure adhésive

L’usure adhésive implique que deux pièces en mouvement, se frottant l’une contre l’autre, détachent des fragments de matière à la surface l’une de l’autre et finissent par coller ou se souder. Pour lutter contre ce phénomène, il faut agir sur le coefficient de frottement des pièces afin de limiter les risques de grippage. Dans cette situation, le traitement de surface le plus adapté est alors celui du revêtement DLC, à base de carbone, qui contribue justement à diminuer ce risque de manière importante.

Usure corrosive

Si la surface d’une pièce présente des signes d’usure corrosive, il faut éviter que l’oxydation la dégrade entièrement. Pour empêcher ce phénomène, on applique alors un traitement de nitruration post-oxydée ou bien un revêtement sous vide comme le PVD ou le DLC afin d’améliorer la résistance du métal.

Cas particulier de l’acier inoxydable

L’acier inoxydable peut également subir certains types d’usure. Cependant, les traitements à appliquer se révèlent différents : en cas d’usure abrasive, on lui applique un traitement de diffusion sous vide tel que le Thermi SP ou le Thermi SNT. S’il présente des signes d’usure adhésive, en revanche, ill vaut mieux opter pour un traitement Thermi DLC.
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