Détermination expérimentale des contraintes résiduelles au sein de structures élaborées par projection thermique

Experimental determination of residual stresses in materials elborated by thermal spraying

¹ Dpt. Métallurgie. Ecole Nationale Polytechnique, El harrach, Alger, Algérie
² Laboratoire LMC. Bat. 302, INSA, Villeurbanne, France
³ Laboratoire IFoS, UMR 5621, Ecole Centrale de Lyon, Ecully, France

Résumé

L’utilisation de la technique de projection thermique pour la mise en place de couches protectrices ou pour le rechargement des matériaux endommagés modifie profondément leurs interactions avec le milieu extérieur et allonge leur durée de vie. Cependant, la génération de contraintes résiduelles dans le multimatériau obtenu, et particulièrement à l’interface, est inévitable. Ces contraintes résiduelles peuvent être bénéfiques ou néfastes selon leur niveau et leur signe. L’étude concerne deux catégories d’échantillons selon que le revêtement est du molybdène déposé par un pistolet à flamme oxy-acétylènique ou une combinaison de deux aciers spéciaux déposés par un pistolet à arc électrique. Le substrat est un acier de construction 35CrMo4. On résume en premier lieu la technique de projection thermique, les paramètres d’élaboration des différents assemblages ainsi que leur caractérisation par des tests d’adhérence. On détermine ensuite les contraintes résiduelles engendrées dans ces assemblages, par une méthode extensométrique et un enlèvement progressif de couches par polissage électrolytique simultané.

L’importance d’une sous-couche d’accrochage en nickel-aluminium ainsi que l’effet d’un post traitement de recuit à 850°C pendant une heure sur l’adhérence des dépôts et sur l’évolution des contraintes résiduelles au sein des différents multimatériaux ont été étudiés.

Abstract

Residual stresses are often generated at the interface during surface treatments. Depending on their direction and their intensity, they can be desirable on undesirable. The present work consists in an experimental determination of residual stresses in 35CrMo4 low-alloyed steel which has been superficially treated using a thermal spraying method. Two different coatings were separately deposited. The first one consists in a blend of two super-alloys: Cr-Ni steel and Cr-Mn steel designated 55E and 65E respectively. The second deposit is molybdenum with the designation 99E.

The residual stresses were characterised throughout a roughness of the surfaces and the adhesion of the different coatings on the substrate. The determination of the residual stresses is based on an extensometric method and a similtaneous progressive electrolytic polishing. The influence of a nickel-aluminum bond coat and a thermal post-treatment at 850 °C for one hour is considered.