- Propriété du carbure
Le carbure, et plus particulièrement le carbure de tungstène, possède plusieurs propriétés qui en font un matériau intéressant pour diverses applications industrielles. Voici quelques propriétés clés du carbure :
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- Résistance à l'usure
La résistance à l'usure est la propriété la plus importante du carbure cémenté. Lorsque deux surfaces frottent l'une contre l'autre, elles perdent progressivement de la matière. Pour les pièces en carbure cémenté, le mécanisme d'usure est normalement l'usure abrasive, définie comme la perte de matière due à des particules dures ou à des protubérances dures. Le concept d'usure est très complexe et dépend de nombreuses variables. La résistance à l'usure est principalement testée à l'aide de la méthode ASTM B611. Pour les pièces en carbure cémenté, la résistance à l'usure augmente avec un grain plus fin et une teneur en cobalt plus faible, comme le montre la figure de droite.
Le concept d'usure est très complexe et dépend de nombreuses variables. La résistance à l'usure est principalement testée à l'aide de la méthode ASTM B611-85. Comme le montre l'image ci-contre, la résistance à l'usure augmente avec la finesse du grain et la faible teneur en cobalt pour les pièces en carbure cémenté.
- Dureté
En science des matériaux, la dureté est une mesure de la résistance à la déformation plastique localisée induite par l'indentation mécanique ou l'abrasion. Pour le carbure cémenté, la dureté est normalement déterminée sur la base de l'essai de dureté Vickers conformément à la norme ISO 3878. Une autre méthode de détermination de la dureté du carbure cémenté est la procédure Rockwell échelle A (ISO 3738). Toutes deux utilisent un pénétrateur en diamant. Il n'existe pas de formule théorique de conversion entre les deux procédures. Pour établir une comparaison, il faut réaliser un essai déterminé. La dureté, comme la résistance à l'usure, augmente également avec une taille de grain plus petite et une teneur en cobalt plus faible (voir figure ci-dessous à gauche). La résistance à l'usure et la dureté présentent un comportement similaire en ce qui concerne la teneur en cobalt et la taille des grains, de sorte que la dureté est souvent utilisée comme référence pour la résistance à l'usure. Néanmoins, la relation entre la dureté et la résistance à l'usure est exponentielle et dépend également de la taille des grains (voir figure ci-dessous à droite).
- Solidité
Lorsqu'un matériau est exposé à une contrainte statique ou dynamique externe, dans de nombreux cas, en particulier avec des charges d'impact, la résistance et la ductilité du matériau doivent être prises en compte. Ces deux propriétés déterminent la ténacité, qui est définie comme la capacité à résister à une fracture ou à la propagation d'une fissure. Il existe de nombreuses méthodes pour définir la valeur de la ténacité, comme la résistance à la rupture transversale ou la ténacité à la fracture.
Dans le cas du carbure, la résistance à la rupture transversale est souvent utilisée pour déterminer la ténacité conformément à la norme ISO 3327. Un matériau d'essai d'une certaine longueur est placé sur une surface et soumis à une contrainte au milieu jusqu'à ce qu'il se brise (voir figure ci-dessous). La résistance à la rupture transversale (R.R.T.) est alors la valeur moyenne de plusieurs essais.
Normalement, la valeur maximale est atteinte avec une teneur en cobalt d'environ 14 wt% et une taille de grain d'environ 0,2 - 0,8µm. La ténacité des carbures cémentés augmente avec la teneur en liant métallique et la taille croissante des grains. Mais la résistance à la rupture transversale est influencée de manière décisive par le nombre et la taille des défauts dans la structure ou à la surface. Les ruptures se produisent toujours au point le plus faible de la structure, qui est aussi l'endroit où se trouve le plus grand défaut. Un nombre élevé de défauts augmente donc la probabilité de rupture.
Les exigences de qualité dans le domaine de la fabrication du carbure étant élevées, il est possible de minimiser les impuretés ou les défauts et donc de réduire le risque de rupture.
Comparé à d'autres matériaux métalliques, le carbure cémenté peut être considéré comme une pièce de moindre ténacité. À cette fin, la longueur et la taille de la fissure d'une empreinte de dureté Vickers sont utilisées pour déduire la ténacité à la rupture (voir la figure ci-dessous à gauche).
Par définition, le carbure doit être considéré comme un matériau fragile, car il n'y a pratiquement pas de déformation plastique avant la rupture. Il est parfois possible de comparer la ténacité en examinant la microstructure des surfaces où la rupture s'est produite. Différents carbures présentent de très grandes différences en termes de ténacité en examinant la microstructure, comme le montrent les figures ci-dessous. Une propagation de fissure plus importante signifie une ténacité plus élevée, et une propagation de fissure plus courte signifie une ténacité plus faible. Voir les figures ci-dessous.
