Evolutions du coefficient de frottement ______________________________ 115

Comme dans le cas non traités, différents paramètres sont suivis au cours de l’essai. Toutefois,

à la différence du cas traité, le grippage n’apparaît pas dans la majorité des configurations

testées après traitement.

Par conséquent, les évolutions de la morphologie de la surface et des paramètres de rugosité

sont minimes (Figure 30, utilisant la même échelle que pour les échantillons non traités).

Figure 30 : Evolution du Sktot à l’état de réception, après essai de grippage en configuration traitée S

3

P à 350 MPa

116

Figure 31 : Evolution du coefficient de frottement avec l’angle de rotation pour les six nuances d’intérêt lors d’un essai de

grippage réalisé à 350 MPa en condition traitée

Le Nit-K33-350, l’A660-K33-350 et le 174-M-350 présentent des comportements similaires et

avec le comportement attendu pour des essais qui ne grippent pas (cf Figure 3). Le

316-K33-350 et l’UR-KD-316-K33-350 en revanche présentent une augmentation continue du coefficient de

frottement avec l’angle de rotation.

Le LN-K33-350 présente une évolution du coefficient de frottement singulière par rapport aux

échantillons traités mais similaire à celle observée pour le LN-NT-350.

Dans le cas traité, on observe différents comportements selon les nuances malgré l’absence de

grippage pour les aciers austénitiques.

Au contraire, le 174-M-350, malgré son état grippé, présente une évolution du coefficient de

frottement très semblable à celle observée pour le Nit-K33-350 ou l’A660-K33-350.

On déduit de ces observations qu’il existe très probablement des phénomènes différents en

fonction des nuances.

III.2.Evolution de la dureté

Dans le cas des échantillons traités S

³

P, on observe que la dureté de surface diminue à la suite

117

Figure 32 : Evolution de la dureté de surface en condition traitée avant et après essai de grippage à 350 MPa.

On remarque pour les nuances austénitiques et austéno-ferritique une dureté en surface

diminuée de 15 % à 30 % de la valeur initiale. Cette perte de dureté en surface n’est pas observée

pour le 174-M-350, pour lequel la dureté reste similaire à la suite de l’essai de grippage.

L’origine de cette perte de dureté est suspectée d’être d’ordre purement expérimental : en effet,

la modification de la morphologie de surface et la plastification des aspérités est susceptible

d’induire une erreur de mesure qui pourrait expliquer les différences de mesure de la dureté.

De manière similaire à la condition non traitée, les profils de dureté à la suite de l’essai de

grippage à 350 MPa sont réalisés (Figure 33) et emploient les indicateurs précédemment décrits

(Tableau 7).

Note : au contraire des échantillons non traités, les mesures de dureté en surface sont réalisables

dans cette configuration du fait de la rugosité relativement faible des échantillons testés.

Figure 33 : Evolution de la dureté entre la surface et le cœur des pions après essai de grippage réalisé à 350 MPa en

condition traitée pour les différents aciers inoxydables considérés

118

Tableau 7: Mesure des différents indicateurs de dureté par nanoindentation sur les nuances après traitement de type S

3

P

La profondeur sur laquelle l’évolution de dureté est visible est de l’ordre de la profondeur

affectée par le traitement thermochimique (33-40 µm pour le traitement K33 et 20-30 µm pour

les traitements M et KD). L’augmentation de la dureté se fait donc sur des profondeurs

significativement inférieures à celles observées en l’absence de traitement.

III.3.Observations de la surface

La morphologie de la surface n’évolue pas significativement à l’issue de l’essai du fait de

l’absence de grippage (Figure 34).

Figure 34 : Images par microscopie de la surface des échantillons après essai de grippage à 350 MPa dans le cas du a-

316L, b- 316LN, c- Nitronic60, d- AISI660, e- 17-4PH et f- Uranus45N.

119

L’observation de la surface du 174-M-350 indique donc que le grippage est localisé au niveau

de la périphérie de l’échantillon et n’est visible que sur une très faible fraction de la surface.

Cela explique probablement le faible coefficient de frottement de cet échantillon malgré son

état grippé.

III.3.a.Cas du traitement K33

Comme indiqué précédemment, les échantillons traités K33 ne grippent pas dans les limites des

essais réalisés. De ce fait, les modifications de la surface pour ces échantillons sont minimes.

On remarque cependant que de nombreux pions présentent sur une partie de la surface la marque

de particules transférées depuis la plaque (Figure 35.a). Ces particules correspondent aux stries

d’usinage de la plaque initialement rectifiée. On en déduit que les pics de la plaque sont en

partie transférés sur le pion après essai de grippage à 350 MPa. Ce résultat est confirmé par

l’analyse chimique des particules transférées.

Figure 35 : Observations de la surface par MEB du Nit-K33-350 présentant un transfert des aspérités de la plaque vers le

pion. Ce transfert est observé au moins partiellement sur toutes les surfaces traitées non grippées

Ce transfert de matière de ces aspérités s’explique très probablement par la pression réelle très

élevée au niveau des aspérités (cf Annexes I.5). Ce résultat suggère que les aspérités en contact

rompent au lieu de s’agréger et de former des particules de taille importante. De ce fait,

conformément au mécanisme proposé par Schedin [9], l’apparition du grippage par le biais

d’agrégation de matière est évitée.

On remarque également sur l’échantillon LN-K33-350 des marques d’usure adhésive localisées

(Figure 36) de faibles dimensions qui ne sont pas assimilées à du grippage.

120

Figure 36 : Observations de la surface par MEB du LN-K33-350 présentant des marques d’usure à l’issue de la rotation

Pour cet échantillon, la matière s’accumule localement jusqu’à former de l’usure adhésive.

Cette accumulation n’a pas donné lieu à du grippage mais explique le coefficient de frottement

élevé observé pour cet échantillon. L’existence de ces marques d’usure adhésive pour cet acier

sera confrontée aux observations microstructurales présentées dans le chapitre 4.

Dans le document Grippage des aciers inoxydables : influence de la nature des matériaux, de la microstructure et des traitements thermochimiques de surface (Page 120-125)