Mise au point de surfaces résistant à des sollicitations de roulement glissement sous des pressions de contact élevées de 2,5GPa et jusqu'à 300°C : applications aux engrenages et aux transmissions par courroies - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Development of surfaces resistant to effects of rolling-sliding under high contact pressures of 2,5GPa and up to 300°C : application to gears and belt drives

Mise au point de surfaces résistant à des sollicitations de roulement glissement sous des pressions de contact élevées de 2,5GPa et jusqu'à 300°C : applications aux engrenages et aux transmissions par courroies

Résumé

Car designers are seeking ways to improve the performance of power transmission mechanical parts which subjected to severe conditions. Attention should be drawn in particular to contact pressure and operating temperature. Our object was to seek a dual material surface treatment resistant to contact fatigue phenomena under pressures of 2.5GPa up to 300°C. Thermochemical treatments by carbon and nitrogen diffusion and hardening mechanisms associated with these treatments improve the surface properties of steels. Three approaches are considered in order to reach the objectives : 1) Hardening by chromium nitrides precipitation during nitriding (at 520°C) of chromium alloyed 32CrMoV13 industrial steel. It is a satisfactory solution to achieve the objectives; however, it requires a long thermochemical treatment; 2) Hardening by martensite transformation after carbo-nitriding with a high nitrogen concentration allowing nitrides precipitation during tempering at 300°C of slightly alloyed 27MnCr5 and 27CrMo4 steels. This type of treatment does not reach the objectives: carbo-nitriding layers evolve quickly with temperature increasing until 300°C; 3) Hardening by martensite transformation after carburizing of silicon alloyed 15NiMoCr10 steel. Silicon slows down martensite decomposition before 300°C. Results of microindentation at 300°C show that elastic characteristics of carburizing and tempered 15NiMoCr10 steel layer are reduced. The remaining values do not guarantee a sufficient endurance of steel carburised surface up to 300°C without it first being subjected to mechanical tests in real operating conditions. This steel and thermochemical treatment associated have however potential characteristics which justify these tests
Les concepteurs d'automobiles souhaitent améliorer les performances des ensembles mécaniques de transmission de puissance soumises à des sollicitations sévères. Parmi les nombreux paramètres à prendre en considération, les pressions de contact des surfaces et la température de fonctionnement sont deux éléments très importants. Notre objectif était la recherche du couple matériau traitement de surface résistant aux phénomènes de fatigue de contact sous des pressions de 2,5GPa à une température de 300°C. Les traitements thermochimiques par diffusion du carbone et de l'azote et des mécanismes de durcissement et de la mise en contraintes de compression associés à ces traitements permettent d'améliorer les propriétés des couches superficielles des pièces en acier. Trois approches sont envisagées pour répondre aux objectifs : 1) Le durcissement par précipitation de nitrures nanométriques de type CrN au cours de la nitruration profonde à 520°C des aciers alliés au chrome du type 32CrMoV13. C'est une solution satisfaisante pour atteindre les objectifs mais qui nécessite un traitement thermochimique de longue durée ; 2) Le durcissement par transformation de phase de type martensitique au cours d'une carbonitruration à forte concentration en azote permettant la précipitation de nitrures au cours du revenu à 300°C d'aciers faiblement alliés du type 27MnCr5 et 27CrMo4. Ce type de traitement ne permet pas de répondre aux objectifs, car les couches carbonitrurées évoluent rapidement avec l'augmentation de la température jusqu'à 300°C; 3) Le durcissement par trempe martensitique après l'enrichissement en carbone au cours d'une cémentation réalisé sur un acier 15NiMoCr10 contenant du silicium permettant de retarder la décomposition de la martensite avant 300°C. Les résultats de microindentation à 300°C montrent, que les caractéristiques élastiques de la couche cémentée et revenue sont réduites à des valeurs qui ne permettent pas de garantir une endurance suffisante de la surface de l'acier 15NiMoCr10 cémenté avec l'augmentation de la température jusqu'à 300°C sans qu'il soit procédé à des essais mécaniques en conditions réelles. Cet acier et le traitement de cémentation associé présentent toutefois un potentiel de caractéristiques qui justifie la mise en oeuvre de ces essais
Fichier principal
Vignette du fichier
2006_LOUKACHENKO_N.pdf (4.53 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Loading...

Dates et versions

tel-01752556 , version 1 (29-03-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01752556 , version 1

Citer

Natalia Loukachenko. Mise au point de surfaces résistant à des sollicitations de roulement glissement sous des pressions de contact élevées de 2,5GPa et jusqu'à 300°C : applications aux engrenages et aux transmissions par courroies. Autre. Institut National Polytechnique de Lorraine, 2006. Français. ⟨NNT : 2006INPL088N⟩. ⟨tel-01752556⟩
101 Consultations
406 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More