Alliages de cobalt

Alliages résistants à l'usure à base de cobalt

Les alliages résistants à l'usure à base de cobalt présentent peu de différences par rapport aux alliages précédents d'Elwood Haynes. La principale différence réside dans le contrôle du carbone et du silicium (défauts dans les alliages précédents). En effet, la principale différence entre les nuances actuelles d'alliages de cobalt réside dans leur 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 d’usure différents, généralement divisés en trois grandes catégories :

• Usure abrasive

• usure par glissement

• Cusure par érosion
  

Le type d’usure rencontré dans une application particulière est un facteur important dans la sélection des matériaux résistants à l’usure.

• L'usure abrasive se produit lorsque des particules dures ou des protubérances dures (sur le côté opposé) sont poussées contre la surface et se déplacent par rapport à celle-ci. L'usure à fortes contraintes et l'usure à faibles contraintes concernent l'état du matériau abrasif (particules dures ou protubérances) après interaction avec la surface. Si un matériau abrasif est écrasé, on parle d'usure à fortes contraintes. Si le matériau abrasif reste intact, on parle d'usure à faibles contraintes. Généralement, l'usure à fortes contraintes est causée par des particules dures coincées entre des surfaces métalliques (mouvement relatif), tandis que l'usure à faibles contraintes survient 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, comme les alliages résistants à l'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 dans la microstructure de la structure dure, ainsi que par la taille et la forme des espèces corrosives.

• Le glissement est probablement le problème le plus complexe et ne relève pas d'un concept, mais plutôt de la réaction de différents matériaux aux conditions de glissement. L'usure par glissement peut se produire lorsque deux surfaces sont pressées l'une contre l'autre et se déplacent l'une par rapport à l'autre. Si les deux surfaces sont métalliques et peu ou pas lubrifiées, le risque de dommages est considérablement accru.

Alliages à base de cobalt résistants aux hautes températures

Depuis de nombreuses années, l'industrie des turbines à gaz est le principal utilisateur de superalliages. Pour les turbines à gaz aéronautiques, les principales exigences matérielles sont la résistance aux hautes températures, 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 combustibles 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 présentent 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 de soudure.

En raison de leur microstructure uniforme et de leur teneur en carbone plus faible, les superalliages déformés à base de cobalt (qui contiennent généralement du tungstène au lieu du 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 températures), forgeage de plusieurs alliages à faible teneur en carbone pour produire des alliages cobalt-nickel-chrome-molybdène.