Alliages de cobalt

Alliages résistants à l'usure à base de cobalt

Les alliages résistants à l'usure à base de cobalt ont peu changé par rapport aux alliages antérieurs d'Elwood Haynes. La différence la plus importante concerne le contrôle du carbone et du silicium (qui étaient des défauts dans les alliages antérieurs). En effet, la principale différence dans les nuances d'alliage Stellite actuelles est la teneur en carbone et en tungstène. La teneur en carbone affecte la dureté, la ductilité et la résistance à l'usure. Le tungstène joue également un rôle important dans ces propriétés. 

Il existe plusieurs types de vêtements différents, généralement divisés en trois grandes catégories :

• L'usure abrasive

• usure par glissement

• Cusure par érosion
  

Le type d'usure rencontré dans une application particulière est un facteur important dans le choix des matériaux résistants à l'usure.

• L'usure par abrasion se produit lorsque des particules dures ou des saillies dures (du côté opposé) sont poussées contre la surface et se déplacent par rapport à celle-ci. L'usure à forte contrainte et l'usure à faible contrainte impliquent l'état du média abrasif (qu'il s'agisse de particules dures ou de saillies) après interaction avec la surface. Si un support abrasif est broyé, on dit qu'il est dans un état de forte contrainte. Si le corps broyant reste intact, le processus est appelé usure à faible contrainte. En règle générale, l'usure à forte contrainte est causée par des particules dures prises en sandwich entre des surfaces métalliques (mouvement relatif), tandis qu'une usure à faible contrainte se produit lorsque des surfaces en mouvement entrent en contact avec des abrasifs compacts tels que la terre et le sable.

• Dans les alliages contenant une phase dure, tels que les alliages anti-usure à base de cobalt, la résistance à l'usure augmente généralement avec la fraction volumique de la phase dure. Cependant, la résistance à l'usure est fortement influencée par la taille et la forme des précipités de phase dure au sein de la microstructure dans la structure dure et la taille et la forme des espèces de corrosion.

• Le glissement est probablement le plus complexe et n'est pas une question conceptuelle, mais plutôt la façon dont les différents matériaux réagissent aux conditions de glissement. L'usure par glissement peut se produire lorsque deux surfaces sont pressées l'une contre l'autre et déplacées l'une par rapport à l'autre. Si les deux surfaces sont de nature métallique et peu ou pas lubrifiées, les risques de dommages sont considérablement accrus.

Alliages résistants aux hautes températures à base de cobalt

Pendant de nombreuses années, le principal utilisateur de superalliages a été l'industrie des turbines à gaz. Pour les turbines à gaz d'avions, les principales exigences matérielles sont la résistance à haute température, la résistance à la fatigue thermique et la résistance à l'oxydation. La résistance au soufre est une préoccupation majeure pour les turbines à gaz terrestres qui brûlent généralement des carburants de faible qualité et fonctionnent à des températures plus basses.

Alliages résistants à la corrosion à base de cobalt

Bien que les alliages de cobalt aient une certaine résistance à la corrosion par l'eau, ils sont limités par la précipitation de carbure aux joints de grains, le manque d'éléments d'alliage importants dans la matrice (après précipitation de carbure ou de Laves) et dans les situations suivantes : moulage et matériau de surfaçage soudé.

En raison de leur microstructure uniforme et de leur faible teneur en carbone, les superalliages à base de cobalt déformés (qui contiennent généralement du tungstène au lieu de molybdène) sont plus résistants à la corrosion par l'eau, mais sont toujours beaucoup moins corrosifs que les alliages nickel-chrome-molybdène.

Pour répondre à la demande industrielle d'alliages présentant une excellente résistance à la corrosion par l'eau tout en ayant les propriétés du cobalt comme base de l'alliage (résistance à diverses formes d'usure et haute résistance sur une large plage de température), forger plusieurs bas carbone alliages pour produire des alliages cobalt-nickel-chrome-molybdène.