Comment il fonctionne
Le manganèse et le carbone stabilisent ensemble l'austénite, la structure cubique à faces centrées du fer, de sorte qu'une pièce moulée mise en solution et trempée à l'eau conserve cette structure à la température ambiante. À la livraison, l'acier est ductile et peu dur. Sous des impacts répétés ou une forte contrainte de compression, la couche superficielle se déforme plastiquement et s'écrouit, formant une peau dure sur un cœur qui reste tenace. À mesure que la peau durcie s'use, la nouvelle surface durcit à son tour. Ce comportement autorégénérant permet à une mâchoire ou à un manteau en acier au manganèse d'encaisser de lourds chocs sans se fissurer de part en part.
Où on le trouve en usine
Cet alliage est le matériau par défaut des pièces d'usure des concasseurs primaires et secondaires (plaques de mâchoires, manteaux et bols de concasseurs à cône, concaves de concasseurs giratoires) ainsi que des marteaux, barreaux de grizzly, composants de pelles et de dragues et cœurs de croisement ferroviaires. Les fonderies proposent plusieurs teneurs en manganèse, souvent désignées Mn13, Mn18 et Mn24, avec des ajouts d'alliage choisis selon la sévérité des impacts et l'épaisseur de section. La norme ASTM A128/A128M est la spécification de référence des pièces moulées en acier austénitique au manganèse ; la composition des nuances et les exigences de traitement thermique y sont fixées.
Limites à connaître
L'écrouissage exige de l'énergie. En abrasion à faible contrainte, lorsque des matières fines glissent sans impact comme dans bien des goulottes et points de transfert, la surface ne durcit jamais suffisamment et l'acier s'use plus vite que des solutions plus dures. Ce compromis entre ténacité aux chocs et résistance à l'abrasion est au cœur du choix des alliages pour les pièces d'usure de concasseurs. L'acier est amagnétique et difficile à usiner. Il tolère mal aussi les réchauffages prolongés : le soudage et le coupage exigent un faible apport de chaleur et une température entre passes contrôlée, car la surchauffe peut fragiliser l'austénite. L'acier au manganèse n'offre aucune résistance particulière à la corrosion et rouille à peu près comme l'acier au carbone en service humide, où l'érosion-corrosion peut s'ajouter à l'usure mécanique.
Réparation et garnissage
Les pièces en acier au manganèse usées sont habituellement rechargées par soudage avec des produits d'apport compatibles ou remplacées à intervalles planifiés. Les manteaux et bols de concasseurs à cône sont couramment posés sur un produit de garnissage coulé, souvent à base d'époxy, qui comble l'espace entre le blindage et son support afin que le blindage soit soutenu uniformément sous charge. Le choix et la coulée du garnissage suivent la procédure du fabricant du concasseur et la fiche technique du produit.