Relation entre oxydation et frottement à chaud d'un couple d'aciers 28NCDV10/Z20C13.

Influence de la vapeur d'eau

Relation between oxidation and friction of steels at high temperature. the influence of water vapor

¹ Institut de Métallurgie et de Génie des Matériaux, Université d'Annaba (Algérie)
² LG2mS, UPRES A 6066 (CNRS), Université de Technologie de Compiègne

Résumé

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la relation entre l'oxydation et le frottement pour un couple d'aciers 28NCDV10/Z20C13 utilisés lors du perçage à chaud d'ébauches pour des tubes. Une étude par thermogravimétrie de la cinétique d'oxydation dans l'air et dans la vapeur d'eau est effectuée dans l'intervalle 600-850°C sur l'acier 28NCDV10, suivie par des observations structurales, par la caractérisation des oxydes formés et par des tests d'adhérence. Des essais de frottement-usure à chaud ont été entrepris à l'aide d'un dispositif de simulation. En comparant les deux milieux d'oxydation, on constate que la vapeur d'eau, avec l'augmentation de la température (> 750°C) contribue à une accélération de la cinétique. Du point de vue mécanique, les oxydes formés dans la vapeur d'eau sont plus adhérents que ceux formés dans l'air. L'adhérence est cependant dépendante de la pression de vapeur d'eau et de la température d'oxydation. Les essais de frottement-usure à chaud montrent que l'utilisation d'outils préoxydés, notamment dans la vapeur d'eau, contribue à la diminution de l'usure.

Abstract

The aim of this work is to investigate the influence of pre-existent film on friction process between the forming tool and the tube, during the piercing in hot metal forming. It was found by several authors that steam contributes to increase plasticity of oxides. An investigation has been carried out about the effects of steam on oxidation and hot wear behaviour of low alloyed steel (denoted 28NCDV10). Two different atmospheres, air and steam, are employed for oxidizing samples of 28NCD V10 steel at 600-850 °C. The kinetics of oxidation and the scale morphologies have been studied in air and by varying the partial pressure of water vapor. The steam, at a partial pressure of 19 kPa and above 750 °C, accelerates the oxidation. The oxides formed in water vapor are more adherent than those formed in air. The adherence depends on temperature and partial pressure of water vapor. The increase of these parameters can lead to catastrophic oxidation. The wear behaviour of 28NCDV10 steel is studied at 1200 °C on a cylinder-ring tribometer. The experimental results show that preoxidation of the rings, notably in the case of steam, contributes to a decrease in the wear rate.