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Tribologie/Bibliographie
Questions de société ....
Le coût très élevé des recherches tribologiques fondamentales, aussi bien sur le plan matériel que sur le plan humain, explique que les lieux où l'on peut les entreprendre sont très peu nombreux. Jusqu'au début des années 1990, deux laboratoires étaient particulièrement actifs dans ce domaine, l'un à Cambridge (Angleterre) et l'autre à Moscou. Tous deux ont apparemment sombré corps et biens, si l'on en juge par le tarissement brutal de leurs publications : le premier, à la suite de quelques années de politique « thatchérienne », le second, à la suite du naufrage de l'Union Soviétique.
Beaucoup d'organismes ou d'entreprises sont amenés, pour des raisons diverses, à faire de la tribologie appliquée à propos de tel ou tel de leurs produits, de leurs éléments de machines ou de leurs procédés de fabrication. Jusqu'au milieu des années 1980, beaucoup de ces recherches étaient largement publiées dans les revues de haut niveau qu'éditaient SKF (roulements à billes, à rouleaux et autres produits), Brown-Boveri (construction de gros matériel électrique, de locomotives, de centrales hydrauliques, thermiques, nucléaires, ...), le Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM) et bien d'autres.
La plupart de ces périodiques ont purement et simplement disparu, les survivants ne contiennent plus que des banalités et de la publicité plus ou moins déguisée. D'autres revues techniques plus générales, qui se nourrissaient de ces publications, en faisaient connaître la substance au public, ont vu leurs sources d'informations taries et naturellement leur contenu s'est terriblement appauvri. C'est l'une des raisons (pas la seule) pour lesquelles la bibliographie mise à votre disposition pourra vous sembler dans l'ensemble relativement ancienne.
Vous n'y trouverez par exemple presque rien sur certains sujets comme les propriétés tribologiques des céramiques et des composites, matériaux très utilisés dans des domaines « sensibles » comme l'industrie aéronautique ou l'armement. Pourtant, les publications ne manquent pas (elles permettent comme on sait de « mesurer » l'activité des chercheurs) mais le lecteur le moins attentif aura tôt fait de remarquer qu'elles contiennent souvent des informations fort suspectes. L'explication est simple : faute d'un financement public suffisant, les recherches sont de plus en plus fréquemment effectuées dans le cadre de contrats passés avec des sociétés privées qui n'ont évidemment pas la moindre vocation philanthropique. Quand, sur le même sujet, partant des mêmes bases, deux chercheurs publient des conclusions radicalement différentes, voire contradictoires, on peut en déduire que l'un au moins a été contraint, on l'espère à son corps défendant, de rédiger un document biaisé. Mais comment distinguer le bon grain de l'ivraie ? Plus que jamais, il faut recouper ses informations et dans le doute, laisser un blanc !
L'Histoire montre que les sociétés humaines n'ont véritablement progressé que pendant les périodes où les connaissances étaient mises en commun, mutualisées, où chacun pouvait s'enrichir du savoir des autres. En France, le siècle des Lumières et les Trente glorieuses, sur des modes différents, en sont d'excellents exemples. Aujourd'hui, la rétention ou la confiscation du savoir deviennent malheureusement la règle. Contrairement à ce que l'on pourrait croire, les professeurs de technologie ont de plus en plus de mal à mettre leurs connaissances à jour ; le contenu de leur enseignement devient alors de plus en plus théorique, il s'appauvrit chaque jour un peu plus par rapport à l'« état de l'art » et s'éloigne donc des réalités industrielles.
Une recherche sur l'internet à partir du mot « tribologie » fournit presque exclusivement des liens vers des organismes privés ou publics proposant des formations ou des prestations payantes. Que chacun fasse la petite expérience suivante, juste pour voir :
Naturellement, ce problème n'est pas propre à la tribologie mais il prend ici, pour des raisons économiques, une acuité toute particulière.
Le commerce n'existe que par la rareté. Faisons en sorte que l'eau pure devienne rare, ou donnons à penser qu'elle l'est, nous pourrons alors la vendre en bouteilles, après qu'elle aura parcouru, parfois, des centaines de kilomètres. Au besoin, polluons les sources... Cela paraît monstrueux, mais certains l'ont fait !
En transformant le savoir en marchandise, on restreint sa diffusion et finalement c'est le patrimoine intellectuel de l'humanité qui s'appauvrit au lieu de s'enrichir. Les conséquences sont terribles. Ici, on travaille toujours comme au temps de Mathusalem en ignorant qu'il existe des méthodes plus efficaces. Là, on gaspille des heures de travail et de vie pour réinventer l'eau tiède, c'est-à-dire que l'on recommence à grand renfort de crédits des travaux déjà réalisés ailleurs mais restés confidentiels... Là-bas, on forme des spécialistes qui connaissent tout de leur petit domaine mais ignorent l'essentiel de ce qu'ils devraient savoir par ailleurs pour que leur action soit socialement utile. Les fossés se creusent entre les individus, de toutes les façons possibles.
Craignons le temps, peut-être plus proche que nous ne le pensons généralement, où la consommation et la soumission remplaceront la culture et la pensée, dans un système éducatif abandonné par la puissance publique aux griffes des marchands et des organisations religieuses ou sectaires, qui ne manqueront sans doute pas de s'engouffrer dans la brèche récemment ouverte par les accords entre le Ministère français des affaires étrangères et le Vatican (voir le décret paru au Journal Officiel de la République Française, en date du 20 avril 2009, faisant suite aux accords signés le 18 décembre 2008).
Avertissement.
Les documents qui ont servi à la rédaction du Wikilivre de tribologie et de ses annexes sont classés par grands thèmes : de ce fait, un document du genre « Lubrification et avaries par fatigue dans les roulements » nécessitera la consultation de trois chapitres.
Par ailleurs, de très nombreuses informations ont été puisées directement « à la source », suite à des travaux personnels, à des interventions en qualité d'expert, à des entretiens avec de multiples professionnels, etc. et de ce fait elles ne font l'objet d'aucune référence bibliographique.
Tribologie/Matériaux utilisables pour le frottement
Généralités.
Le choix d'un matériau de frottement est un problème d'optimisation de l'équilibre entre des qualités souvent contradictoires :
Il faut signaler que plusieurs matériaux dotés de propriétés tribologiques très intéressantes sont désormais interdits ou en passe de l'être, en raison de leur toxicité pour l'homme ou des risques qu'ils font courir à l'environnement. Parmi ces matériaux, on peut citer l'amiante, le cadmium, le plomb... La chasse aux solutions de substitution est ouverte ...
Voici des indications sur l'usage, dans le domaine du frottement, de divers matériaux spécifiques ou non. La liste n'en est évidemment pas exhaustive. Un choix judicieux de matériaux de frottement doit tenir compte de facteurs très divers :
Pour les mécanismes courants, on dispose d'un catalogue de solutions éprouvées par une longue pratique, ce qui n'interdit cependant pas d'avoir des idées. Il en va tout autrement pour les problèmes nouveaux : seule une vaste culture technique permet alors d'imaginer des solutions qu'il faudra toujours confronter aux dures réalités du service. Une riche documentation est d'autant plus indispensable que des nouveautés apparaissent chaque jour.
Il faut aussi se méfier des idées reçues, par exemple confondre dureté et résistance à l'usure. En fait les matériaux durs sont toujours plus ou moins fragiles (céramiques, polymères, composites) et leur utilisation en frottement est contrariée par une inéluctable tendance à la fissuration. La dureté est donc loin d'être le seul critère intéressant et en outre, on risque des erreurs importantes en voulant la déduire de la limite d'élasticité.
Au contraire, le plomb qui paraît sans intérêt (il est mou, se coupe aisément, laisse des traces) possède de précieuses qualités : bas module d'élasticité, absence de fragilité, température de fusion modérée, excellente malléabilité, parfaite mouillabilité par l'huile, facilité de dépôt sur des surfaces dures, libération d'oxydes non abrasifs au contraire de ceux de l'étain. En l'associant convenablement on peut profiter pleinement de ces avantages ...
Un certain nombre de matériaux jouent ici des rôles particuliers : le plomb, que nous retrouverons souvent (rappelons que l'on peut détecter sa présence dans un alliage par l'odeur que prend un doigt frotté à la surface), le chrome et, en ce qui concerne les traitements, le soufre.
Alliages ferreux.
Aciers ordinaires ou faiblement alliés.
Les aciers créent aisément des solutions solides. À sec, deux pièces d'acier non traité grippent quasi immédiatement. Il faut proscrire les structures homogènes, ferrite et surtout austénite. Cette dernière s'accompagne souvent de tensions résiduelles favorables à l'usure. Il faut préférer la bainite, la martensite et ses dérivés après revenu| : sorbite, troostite, perlite fine . . .
Si la température de rodage est suffisante, l'austénite se transforme en une structure proche de la martensite, d'où l'intérêt de provoquer un certain échauffement pendant cette opération. Les traitements de galetage, brunissage, sont recommandés, la présence d'une épaisse couche de Beilby étant souvent souhaitable.
Pour faire frotter deux alliages ferreux on utilise des variétés allotropiques différentes, comme les structures martensitique de l'acier allié et ferrito-perlitique de la fonte grise non alliée. Les structures continues, de type solution solide, sont a priori défavorables et il faut absolument proscrire tout contact ferrite sur ferrite et surtout austénite sur austénite.
Les aciers peuvent être traités de multiples façons.
Parmi les plus couramment utilisés en frottement, citons les XC 38 f, XC 80, 35 CD 4, 100 C 6 trempés, XC 18 f, ou 18 CD 4 cémentés et trempés. Il en existe bien d'autres. La plupart contiennent un peu de chrome dont l'oxyde joue un rôle bénéfique. La plus grande dureté s'obtient avec des aciers de nitruration comme 30 CAD 6-12.
Parmi les aciers moulables résistant à l'usure, notons :
Aciers alliés ou spéciaux.
Il faut réserver une place à part à l'acier Hadfield. Avec 12 % de manganèse et 1,2 % de carbone, cet acier austénitique inapte au frottement sans un conditionnement particulier adopte une structure martensitique par écrouissage. Il se protège en fait de l'usure moyennant ... une usure préalable ! Il faut donc prévoir une procédure spéciale pour l'utiliser avec profit ; on préconise la séquence suivante : moletage, galetage qui parachève l'écrouissage, sulfuration à basse température. Ses applications sont nombreuses : articulations de ressorts à lames, de bennes de camions, de pelles mécaniques, de machines de fonderie, de machines agricoles ...
Aciers inoxydables.
On ne peut pas toujours éviter l'usage d'aciers austénitiques. À chaud ou dans des ambiances corrosives, marines ou alimentaires, des aciers martensitiques tels que Z 100 C 17 ou austénitiques comme Z 8 CNDT 18-12 sont utilisables malgré les risques de grippage. Autant que possible, les zones frottantes doivent alors être revêtues de chrome dur.
Aciers à usinabilité améliorée.
Les phénomènes intervenant lors de l'usinage sont liés au frottement interne du matériau qui se déforme et au frottement sur l'outil. Le plomb et le soufre facilitent le fractionnement des copeaux et lubrifient les surfaces de coupe des outils. On utilise, surtout en décolletage, des aciers resulfurés (S = 0,075 %) avec contrôle de la forme des inclusions de sulfures, des aciers au plomb (Pb = 0,2 %) ou des aciers resulfurés au plomb.
Fontes de frottement.
La fonte grise possède d'intéressantes propriétés de frottement à condition qu'elle soit correctement usinée et non revêtue d'un « manteau de tôle » (fish-scale skin en anglais) provoqué par un écrouissage excessif. Les risques de grippage sont minimisés car la fonte n'est pas auto-soudable. C'est aussi un matériau intéressant par son coût de revient très bas.
Le graphite libéré par l'usure est un bon lubrifiant solide. La meilleure teneur avoisine 3,2 %. On ne sait sous quelle forme le préférer, lamellaire ou globulaire, mais sa répartition doit être homogène et sa structure fine. Arraché par l'usinage, il laisse des micro-réserves de graissage. La surface doit être d'autant mieux finie que la fonte est plus dure. La présence d'eutectique phosphoreux améliore la résistance à l'usure, surtout quand il a une structure en réseau continu.
La meilleure structure pour une fonte de frottement semble être la perlite de la fonte grise lamellaire. Les fontes GS à structure ferritique grippent très facilement. Préférer par conséquent les fontes perlitiques, sorbitiques ou mieux martensitiques à graphite lamellaire avec trempe superficielle. Sous fortes charges, on peut utiliser la fonte bainitique à graphite lamellaire ou la fonte GS aciculaire. Certaines fontes spéciales avec du chrome, de l'aluminium ou du molybdène ont une meilleure résistance à l'usure. Les fontes blanches martensitiques, parfois alliées avec du molybdène, du vanadium ou du carbure de chrome, sont préconisées contre l'abrasion.
Les pièces de frottement en fonte sont rigides et en cas de doute sur les déformations des mécanismes il faut les monter sur rotules. Les charges et les vitesses de glissement doivent rester modérées. Le rodage est long, et amélioré si l'on a pratiqué un traitement du type Sulfinuz ou Tenifer. La fonte est compatible avec les pièces chromées dur.
Cuivre et alliages cuivreux.
Cuivre.
Le cuivre est un métal difficile à remplacer dans les applications qui conjuguent le glissement et la conductivité électrique et/ou thermique. Son utilisation est pratiquement obligatoire, par exemple, pour la construction des collecteurs de machines électriques. Diverses recherches ont été conduites pour améliorer sa résistance à l'usure. On peut semble-t-il associer le cuivre au tungstène, avec des résultats probants. Les deux métaux étant mutuellement insolubles, leur association ne constitue pas un alliage mais une sorte de « matériau composite » comportant jusqu'à 20 % de tungstène. La résistance à l'usure semble améliorée dans des proportions considérables, sans que le coefficient de frottement sur d'autres matériaux soit notablement augmenté.
Bronzes à l'étain.
De 6 à 15 % d'étain donnent au cuivre dureté et résistance à l'usure grâce au constituant Cu4Sn dont la dureté Brinnell atteint 300. Davantage d'étain donnerait un métal fragile. Les propriétés des bronzes varient selon leur composition et leur microstucture. À teneur en étain égale, les structures grossières obtenues en moulage au sable s'usent moins que celles, plus fines, obtenues en moules métalliques. La conductivité thermique décroît très vite quand la proportion d'étain augmente.
La présence obligée de 0,05 à 0,5 % de phosphore élimine l'oxyde Cu2O qui favorise l'écaillage. Elle améliore le frottement, la résistance à l'usure et la sécurité vis-à-vis du grippage. On trouve aussi des traces de zinc, de plomb, de nickel ou de fer. Le frottement sur l'acier est fondamentalement régi par deux sortes de phénomènes :
Les bronzes à l'étain ne donnent de bons résultats que si on observe certaines prescriptions : l'acier antagoniste doit être très dur et les vitesses de glissement rester plutôt faibles. Il ne faut pas dépasser une température de 150 à 200 °C et tenir compte d'une assez grande incompatibilité avec les arbres chromés et la plupart des aciers inoxydables. En régime lubrifié, la présence d'acides gras réduit beaucoup le taux d'usure. Le moulage au sable des bronzes fournit, toutes choses égales par ailleurs, des pièces qui frottent mieux que si le moulage se fait en coquille.
Un grand avantage des bronzes est qu'on les trouve sous toutes sortes de formes et de dimensions : jets, barres, tubes ... Ceci explique en grande partie leur utilisation fréquente pour les mouvements auxiliaires des machines.
Alliages cuivreux contenant du plomb.
Le plomb a un rôle déterminant, augmentant la capacité de charge, la tenue en température et la résistance à l'usure. Il doit être sous forme de fins globules séparés les uns des autres et non de « virgules » reliées les unes aux autres, pour prévenir la corrosion par les huiles de graissage. On relève de nombreux brevets et de remarquables fabrications.
Les bronzes au plomb contiennent au moins 3 % d'étain pour élever la résistance mécanique et jusqu'à 8 % de plomb. Ce dernier, insoluble dans le cuivre, tend à se séparer lors de la coulée et contrairement aux bronzes à l'étain, l'élaboration est affaire de spécialistes. Les pièces en bronze au plomb doivent être très minces pour se refroidir vite et il faut vérifier la répartition du plomb en fines gouttelettes. La dureté des pièces antagonistes doit être très élevée, le comportement est excellent avec des arbres nitrurés. En cas de défaut de graissage, l'arbre est abîmé, ce qui n'arrive pas avec les « métaux blancs » que nous verrons plus loin.
Les bronzes au plomb supportent assez bien le frottement à grande vitesse sous forte charge, mais la température ne doit pas dépasser 180 °C sous peine de déformations prohibitives. Ils sont très indiqués en face d'aciers inoxydables.
Le Bearium Metal est un bronze au plomb avec une dispersion beaucoup plus fine que dans les fabrications traditionnelles. La cohésion est maintenue même à 800 °C
Le cupro-plomb ou « métal rose » a une teneur en plomb très élevée, 25 à 45 %, avec une très faible teneur en étain (moins de 1 %). Une composition typique est Cu 70 %, Pb 29 %, Fe 1 %. Cet alliage, qui peut être refondu en conservant ses qualités, est homogénéisé par des additions de graphite et de terres rares.. En raison de la tendance du plomb et du cuivre à se séparer, l'utilisation se fait exclusivement sous forme de couches minces déposées sur un corps massif en acier. Attention, ces matériaux sont facilement corrodés à chaud par l'huile dégradée.
Les cupro-plombs prennent un beau poli et en cas d'échauffement, le plomb exsude à la surface, empêchant le grippage. La dureté à froid est comparable à celle des antifrictions mais à chaud elle est bien supérieure. On les utilise, par exemple, dans les moteurs d'avions et de camions.
Bronzes divers.
Les bronzes à l'aluminium en contiennent de 9 à 10 %, avec 2,5 à 5 % de fer et des traces de manganèse, plomb ou nickel. Ces alliages peuvent être forgés ou moulés en coquille grâce à la formation d'une peau d'alumine, la coulée en sable est délicate et possible seulement avec des refroidisseurs.
Les bronzes à l'aluminium ont une limite d'élasticité élevée. Ils résistent bien à de nombreux agents chimiques, y compris l'acide sulfurique à 10 % bouillant, et permettent de résoudre certains problèmes de frottement en milieu corrosif. Leur grande dureté oblige à employer des arbres en acier à haute résistance, éventuellement nitrurés. Il est très difficile des les étamer et on ne peut pas les garnir d'antifriction à base de plomb ou d'étain.
Les bronzes au zinc en contiennent couramment de 4 à 5 %, mais parfois jusqu'à 30 %, avec de l'étain, du plomb, du phosphore. Ils se présentent le plus souvent sous forme de bagues minces roulées, mais on trouve aussi divers types de profilés (Carobronze).
Les bronzes au silicium ne méritent plus guère le nom de bronzes. On y trouve jusqu'à 5 % de silicium avec du zinc, du plomb, du fer, du manganèse. Leurs propriétés variées sont voisines de celles des cupro-aluminiums, dont ils n'ont pas les inconvénients : certains de ces alliages se moulent très bien en sable, d'autres sont très résistants à l'usure ou à la corrosion.
Les bronzes au béryllium en contiennent 2,3 %. Ils se distinguent par leur durcissement structural après trempe, et des propriétés de grand intérêt : grande résistance à la traction, bonne conductibilité thermique, excellente résistance à l'usure avec fortes pressions et faibles déplacements. Il exigent des axes en acier à haute résistance, ou mieux cémentés ou nitrurés.
Laitons.
Leur teneur en zinc varie de 15 à 40 %, avec parfois un peu de plomb. Ces alliages se trouvent sous forme de barres profilées de diverses formes, qui permettent par exemple d'obtenir des roues dentées de petites pompes à huile par simple tronçonnage.
Autres alliages cuivreux.
Les alliages cuivre-étain-zinc n'ont pas grand intérêt par rapport aux bronzex si ce n'est leur faible coût de revient.
À propos des alliages cuivre-étain-antimoine, beaucoup de sottises auraient été écrites sur l'influence de l'antimoine, s'il faut en croire les spécialistes.
Les cupro-étain-silicium, intéressants par leur bas coût de revient (2,7 % de Si et 3 % d'étain remplacent 12 % d'étain), nécessitent des précautions spéciales lors du moulage.
Les cupro-étain-nickel possèdent des propriétés mécaniques élevées après traitement. On y trouve de 2,3 à 5 % de nickel dans une composition de bronze. Les propriétés frottantes sont analogues à celles des bronzes classiques.
Les alliages cuivre-nickel-silicium sont aptes au frottement sous très fortes charges et particulièrement résistants à l'usure. Ils servent par exemple pour les guides de soupapes de moteurs d'avions.
Les alliages cuivre-cobalt-béryllium possèdent une très bonne conductivité électrique et une tenue remarquable au frottement, ils sont utilisés pour les distributeurs d'alimentation pour turboréacteurs, les couronnes de rotor d'hélicoptères, ... Généralement les exigences de qualité imposent de les livrer sous forme de pièces forgées et non moulées.
Les alliages cuivre-argent sont particuliers : l'argent est soluble dans le cuivre jusqu'à 7 % et insoluble ensuite. Un film d'argent créé par le frottement à la surface du matériau se reconstitue en cas d'attaque.
Les cupro-antimoine, délicats à élaborer, ont des propriétés de frottement voisines de celles des bronzes à l'étain.
Alliages à base de zinc.
Les antifrictions à base de zinc ont été connus avant 1900 mais beaucoup de compositions sont maintenant abandonnées. Ceux qui contiennent de l'aluminium ne se soudent pas sur l'acier.
Les alliages antifriction zinc-aluminium-cuivre et zinc-aluminium, connus avant 1939 sous le nom de Zamak, frottent bien grâce à la formation de savons avec les huiles de graissage. Le zinc réagit en effet nettement avec l'acide stéarique. Avec 30 à 35 % d'aluminium et un peu de cuivre, on obtient des alliages moulables en coquille ou sous pression. Les charges peuvent être importantes, la densité est inférieure de 30 % à celle des bronzes avec une meilleure conductivité thermique et un coût de revient beaucoup plus faible.
Le coefficient de dilatation est toutefois très élevé et la température en service ne doit pas dépasser 90 °C. Le rodage doit être prolongé pour éviter le grippage. La présence d'impuretés, plomb et étain en particulier, produit une corrosion intercristalline et un gonflement qui peut aller jusqu'à la désagrégation.
Les antifrictions zinc-antimoine-étain ont une résistance à la compression voisine de celle des bronzes. L'alliage allemand Glycometall contient 85,4 % de zinc, 2,4 % de cuivre, 5,5 % d'étain, 4,7 % de plomb, 2 % d'aluminium.
Alliages à base d'aluminium.
Ils ont été d'abord utilisés dans les périodes de pénurie où certains métaux comme le cuivre et l'étain étaient devenus introuvables ou hors de prix. Actuellement ils sont très répandus, en particulier dans l'industrie automobile, depuis qu'on sait les souder sur des feuillards d'acier pour fabriquer des coussinets roulés. Dans ce dernier cas, en effet, le coefficient de dilatation très élevé passe inaperçu. Dans les carters en aluminium, il faut au contraire les utiliser sous forme d'éléments massifs pour conserver la qualité des ajustements.
Ces alliages sont très économiques. Leur dureté et leur capacité de charge élevée sur les aciers impose que ces derniers soient traités, voire cémentés ou nitrurés. Ils ont une excellente conductivité thermique, leur basse limite d'élasticité dans le cas de pièces massives leur donne une capacité d'absorption des particules étrangères comparable à celle des cupro-plombs. Ils ne doivent pas contenir de silicium libre qui est très dur et qui raye les pièces antagonistes !!!
Les alliages aluminium-étain permettent de bénéficier des qualités de l'aluminium (bas module de Young, excellente conductivité thermique) en évitant par incorporation d'étain sa fâcheuse tendance aux soudures épidermiques. On sait aujourd'hui en incorporer de 5 à 20 % tout en conservant des caractéristiques mécaniques correctes, et l'on y trouve aussi un peu de cuivre, de nickel, de silicium, d'antimoine ou de magnésium.
Les alliages américains sont nommés Alcoas, en France la Société Industrielle des Coussinets commercialise les Sical. Ces alliages peuvent remplacer systématiquement les bronzes en régime onctueux. Accrochés sur l'acier pour la garniture de coussinets multicouches, ils subissent un premier dépôt électrolytique de plomb et d'étain, lui-même recouvert d'un film d'argent ou d'indium que l'on fait diffuser.
Le Main-Metall est un alliage d'aluminium, zinc, cuivre et silicium, d'obtention allemande, qui possède un système cristallin fin et homogène. Il associe à des qualités de frottement intéressantes des qualités mécaniques supérieures à celles des fontes ordinaires et des alliages légers classiques. Il peut être coulé en coquille ou sous pression, ce qui est un énorme avantage sur les bronzes en raison des économies de copeaux. L'antagoniste idéal semble être un acier nitruré et sulfinuzé. Il ne faut pas dépasser 100 °C en service.
On trouve encore des alliages antifriction de types divers : aluminium-cuivre, aluminium-silicium et aluminium-cuivre-nickel-magnésium.
Alliages antifriction ou régules.
Babbitt breveta en 1835 des alliages qui sont encore très utilisés malgré la concurrence de matériaux plus modernes.
Un alliage antifriction devrait être plastique pour s'adapter aux défauts d'alignement et aux déformations tout en étant dur et résistant en compression, ce qui est antagoniste. Charpy indiqua en 1898 que la structure idéale était une matrice molle enrobant des grains durs. La première permet l'adaptation et l'incrustation de débris abrasifs, les seconds supportent les charges, leur enfoncement dans la matrice égalisant les pressions.
Encore appelés métaux blancs ou alliages Babbitt, ces matériaux à bas point de fusion, relativement mous, sont utilisés en couches épaisses de plusieurs mm sur des pièces massives en bronze, fonte ou acier. L'accrochage se fait facilement par soudure, au besoin sur un dépôt d'étain. Il faut autant que possible éviter l'accrochage par des retenues en queue d'aronde qui provoquent une déformation et une usure irrégulières.
Les régules se rodent vite et supportent les défauts d'alignement et les déformations des pièces antagonistes plus dures dont ils épousent les moindres détails (l'acier non traité suffit). Ils ont une bonne capacité de charge dynamique, une bonne résistance à l'usure, à la fatigue, à la corrosion et au grippage, une bonne conductivité thermique. Ils sont bien mouillés par les lubrifiants et peuvent absorber d'éventuelles impuretés abrasives. Leur coefficient de dilatation et leur retrait de solidification sont toutefois assez élevés.
Ces alliages ont une bonne sécurité de fonctionnement : en cas de problème majeur, ils fondent, ce qui évite souvent de graves avaries en particulier sur les portées d'arbres. On peut facilement recharger les pièces usées ou détériorées.
Les innombrables variétés d'antifrictions appartiennent pour l'essentiel à trois familles : les alliages à base de plomb, ceux à base d'étain et les plombs durcis.