Modification de la microstructure de l'acier à roulement en fatigue de contact de roulement
La dégradation des matériaux est la principale cause de défaillance des roulements. La meilleure façon de prédire la défaillance d'un roulement est d'avoir une compréhension approfondie des mécanismes de dégradation des matériaux. Cela aide non seulement à sélectionner le meilleur acier et le meilleur processus de traitement thermique pour l'application spécifique afin d'atteindre les performances souhaitées du roulement, mais permet également une prédiction plus précise de la durée de vie restante du roulement.
Le contact de roulement du chemin de roulement produit une contrainte circulante qui s'étend de la surface à la zone souterraine. Si la contrainte cyclique dépasse la limite de résistance locale du matériau, la microstructure sera endommagée ou dégradée, et la surface du chemin de roulement peut éventuellement se décoller en raison de la fatigue de contact de roulement.
Dans des conditions de mauvaise lubrification (rapport de viscosité κ < 1), le contact métal sur métal sur des surfaces rugueuses produira une contrainte de surface élevée. Même la traction de surface causée par une petite quantité de glissement de la surface de contact entraîne une contrainte de surface plus élevée. Cette contrainte peut entraîner des dommages de fatigue sur la surface, qui se manifestent généralement par des micro-écaillages ou des piqûres.
Dans de bonnes conditions de lubrification (κ> 2) Pour les roulements en rotation, la contrainte de cisaillement maximale existe à une certaine profondeur sous la surface du chemin de roulement. La contrainte de cisaillement cyclique résultant du contact de roulement peut causer des dommages de fatigue et éventuellement conduire à un écaillage d'origine souterraine des chemins de roulement (Figure 1). Dans des conditions de fatigue de contact de roulement, deux types de dégradation du matériau peuvent se produire. Si la contrainte de contact maximale dépasse une certaine limite (appelée limite de stabilité élastique), un écoulement plastique progressif se produit dans la région souterraine du matériau, provoquant des modifications progressives de la microstructure qui conduisent finalement à l'écaillage du chemin de câbles.
Cependant, lorsque la contrainte de contact est inférieure à la limite de stabilité élastique, des dommages locaux (en fonction des conditions de contrainte locales) peuvent encore se développer à partir de défauts matériels tels que des inclusions non métalliques dues aux effets de concentration de contraintes. Ce type de dommage présente ce que l'on appelle une caractéristique de dommage papillon, dans laquelle une ou plusieurs fissures se produisent à partir d'une inclusion ou d'un pore. La propagation des fissures s'accompagne du développement de zones blanches gravées. Dans certaines conditions, l'expansion des fissures superficielles secondaires peut également entraîner un écaillage de la surface du chemin de roulement.
Les dommages causés par la fatigue locale causés par les défauts du matériau en acier du roulement ont été discutés dans des articles précédents [Référence 1]. Ces types de dommages par fatigue sont étroitement liés aux roulements à rouleaux de grande et moyenne taille. Basé sur un article de revue récent [Référence 2] publié par les auteurs, cet article vise à résumer les études publiées dans la littérature sur le changement de microstructure de l'acier pour roulement, c'est-à-dire la dégradation à grande échelle du matériau sous la fatigue de contact de roulement. Ce dernier type de dégradation des matériaux est étroitement lié aux roulements de petite et moyenne taille fonctionnant à des pressions de contact plus élevées.
