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Étude tribologique de l'acier rapide M3/2 et de son composite avec MnS à l'aide de l'essai bille-disque / Jean-Marc Durand ; sous la dir. de Michel Jeandin

Auteur principal : Durand, Jean-MarcAuteur secondaire : : Jeandin, Michel, Directeur de thèseAuteur secondaire collectivité : École nationale supérieure des mines, Paris, Organisme de soutenance;ENSMP MAT, Centre des matériaux, Evry, Essonne, Organisme de soutenancePublication : 1997Description : 1 vol. (200 p.) : ill. en noir et en coul. ; 30 cmClassification : 001.D.11_001.G.06 ; 500 ; 600Résumé : On évalue, d'un point de vue microstructural et tribologique, l'utilisation pour des pièces frottantes dans l'automobile de l'acier rapide M3/2 et de son composite M3/2 + 5%PDS. MnS obtenus par métallurgie des poudres. L'étude permet de rappeler les principaux aspects à prendre en compte lors de l'étude tribologique de composites à base d'acier renforcés par des particules dures. Elle constitue aussi un premier effort de compréhension des modes d'action du MnS en glissement sec à la température ambiante. Les microstructures des matériaux sont caractérisées à la fois qualitativement (M.E.B.) et quantitativement (Microsonde de Castaing, analyse d'images), des essais mécaniques classiques sont présentés pour évaluer l'influence de l'ajout de MnS sur les propriétés mécaniques (module), du composite. Des essais tribologiques à l'aide d'un montage type bille sur disque sont ensuite effectués pour une vaste gamme de vitesses et de charges appliquées. Les coefficients de frottement et les taux d'usure obtenus sont présentés sous forme de cartes. On montre l'existence de transitions d'usure qui correspondent à des changements de mécanismes tribologiques. Pour expliquer ces transitions et pouvoir les relier à des valeurs critiques de paramètres décrivant le système (puissance dissipée, contraintes maximales), il est nécessaire de s'appuyer sur un modèle représentatif du système bille sur disque et de son évolution pendant l'usure. Un modèle numérique est donc proposé qui constitue un premier résultat en la matière. De nombreuses observations microscopiques permettent alors de déterminer les mécanismes tribologiques (détachement des particules, oxydation), prépondérants, dont l'activation est associée à des valeurs critiques des paramètres opératoires. L'étude permet finalement de vérifier une bonne correspondance entre les résultats obtenus avec des essais de glissement continu et ceux obtenus, par ailleurs, avec d'autres essais tribologiques (fretting).; The use, for automotive applications, of sintered friction parts made of M3/2 high speed steel and of its composite M3/2 + 5wt.% MnS, is studied. The work exhibits the main aspects to take into account during the tribological study of a steel-based composite reinforced with hard particles. Its is also a first attempt for the understanding of the role of MnS during dry sliding at ambient temperature. Materials microstructures are characterised both qualitatively (S.E.M., optical microscopy,...) and quantitatively (micro-probe, X-ray diffraction, image analysis, ...). Conventional mechanical tests (bending, hardness measurements, ...) are carried out to determine the effects of MnS addition on the composite mechanical properties (Young's modulus,...). Tribological pin-on disc tests are made for a wide range of speeds and applied loads. Measured friction and wear coefficents are mapped. Observed wear rate transitions correspond to wear mechanisms modifications. To explain these transitions and to correlate them with critical parameters describing the system (dissipated power, maximal stresses,...), it is necessary to design a representative physical model of the "pin-on-disc" system. A numerical model is therefore developped, which can describe precisely the evolution of the system during testing due to wear phenomena. Numerous microscopic observations permit to determine the main tribological mechanims (particles detachment, oxidation...), the activation of which corresponds to critical values of the operating conditions. The study shows similar results obtained both, by continuous sliding tests and by alternating sliding tests("fretting")..Bibliographie: 205 réf..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Composites -- Thèses et écrits académiques ;Tribologie (technologie) -- Thèses et écrits académiques Sujet : Tribologie ;Matériau fritté ;Matériau composite ;Manganèse sulfure ;Bille ;Acier rapide Sujet Catégorie : MATERIAUX
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Bib. Paris
EMP 147.819 CCL.TH.950 Available EMP43994D
Bib. Paris
EMP 147.820 CCL.TH.950 En numérisation EMP43993D

205 réf.

Thèse de doctorat Sciences et Génie des Matériaux ENSMP 1997

On évalue, d'un point de vue microstructural et tribologique, l'utilisation pour des pièces frottantes dans l'automobile de l'acier rapide M3/2 et de son composite M3/2 + 5%PDS. MnS obtenus par métallurgie des poudres. L'étude permet de rappeler les principaux aspects à prendre en compte lors de l'étude tribologique de composites à base d'acier renforcés par des particules dures. Elle constitue aussi un premier effort de compréhension des modes d'action du MnS en glissement sec à la température ambiante. Les microstructures des matériaux sont caractérisées à la fois qualitativement (M.E.B.) et quantitativement (Microsonde de Castaing, analyse d'images), des essais mécaniques classiques sont présentés pour évaluer l'influence de l'ajout de MnS sur les propriétés mécaniques (module), du composite. Des essais tribologiques à l'aide d'un montage type bille sur disque sont ensuite effectués pour une vaste gamme de vitesses et de charges appliquées. Les coefficients de frottement et les taux d'usure obtenus sont présentés sous forme de cartes. On montre l'existence de transitions d'usure qui correspondent à des changements de mécanismes tribologiques. Pour expliquer ces transitions et pouvoir les relier à des valeurs critiques de paramètres décrivant le système (puissance dissipée, contraintes maximales), il est nécessaire de s'appuyer sur un modèle représentatif du système bille sur disque et de son évolution pendant l'usure. Un modèle numérique est donc proposé qui constitue un premier résultat en la matière. De nombreuses observations microscopiques permettent alors de déterminer les mécanismes tribologiques (détachement des particules, oxydation), prépondérants, dont l'activation est associée à des valeurs critiques des paramètres opératoires. L'étude permet finalement de vérifier une bonne correspondance entre les résultats obtenus avec des essais de glissement continu et ceux obtenus, par ailleurs, avec d'autres essais tribologiques (fretting).

The use, for automotive applications, of sintered friction parts made of M3/2 high speed steel and of its composite M3/2 + 5wt.% MnS, is studied. The work exhibits the main aspects to take into account during the tribological study of a steel-based composite reinforced with hard particles. Its is also a first attempt for the understanding of the role of MnS during dry sliding at ambient temperature. Materials microstructures are characterised both qualitatively (S.E.M., optical microscopy,...) and quantitatively (micro-probe, X-ray diffraction, image analysis, ...). Conventional mechanical tests (bending, hardness measurements, ...) are carried out to determine the effects of MnS addition on the composite mechanical properties (Young's modulus,...). Tribological pin-on disc tests are made for a wide range of speeds and applied loads. Measured friction and wear coefficents are mapped. Observed wear rate transitions correspond to wear mechanisms modifications. To explain these transitions and to correlate them with critical parameters describing the system (dissipated power, maximal stresses,...), it is necessary to design a representative physical model of the "pin-on-disc" system. A numerical model is therefore developped, which can describe precisely the evolution of the system during testing due to wear phenomena. Numerous microscopic observations permit to determine the main tribological mechanims (particles detachment, oxidation...), the activation of which corresponds to critical values of the operating conditions. The study shows similar results obtained both, by continuous sliding tests and by alternating sliding tests("fretting").

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