Caractéristiques des grains de WC et microstructure du carbure de tungstène cémenté

Il n’existe pas de taille de grains de WC universellement optimale. La microstructure la plus appropriée est celle qui correspond aux mécanismes d’usure, aux sollicitations mécaniques, à l’environnement et à la conception du composant.

Introduction

Les performances du carbure de tungstène cémenté sont étroitement liées à sa microstructure.

Deux matériaux en carbure peuvent contenir des proportions similaires de carbure de tungstène et de liant métallique tout en présentant des comportements différents en service en raison de différences concernant :

• les caractéristiques des grains de WC ;
• la distribution des tailles de grains ;
• le type et la teneur du liant ;
• la distribution du liant ;
• les additifs et la formulation ;
• la porosité ;
• l’uniformité microstructurale ; et
• l’historique de frittage.

Pour cette raison, la sélection d’une nuance de carbure ne devrait pas reposer uniquement sur la teneur en liant ou la dureté.

Les caractéristiques des grains de WC influencent l’équilibre entre la dureté, la ténacité, la résistance à l’usure abrasive, la résistance à l’érosion, le comportement à la fissuration et la résistance à l’usure dimensionnelle. Toutefois, la taille des grains ne doit jamais être considérée indépendamment du système de liant, de la qualité de fabrication, de la géométrie du composant et des conditions réelles de service.

Cet article explique comment les caractéristiques des grains de WC et la microstructure influencent les performances du carbure de tungstène cémenté, et pourquoi il n’existe pas une seule « meilleure » taille de grains pour toutes les applications.

1. Microstructure fondamentale : grains de WC et liant métallique

Le carbure de tungstène cémenté est un matériau composite constitué principalement :

• de grains durs de WC ;
• d’une phase liante métallique, généralement à base de cobalt ou, pour certaines applications, de nickel ou d’autres systèmes de liant ; et
• d’interfaces entre les grains de WC et la phase liante.

La phase WC apporte :

• une dureté élevée ;
• une résistance à l’enlèvement de matière par abrasion ;
• une résistance à l’usure provoquée par les particules ; et
• une capacité élevée à supporter des charges de compression lorsque le composant est correctement conçu et supporté.

Le liant métallique contribue à :

• assurer la cohésion entre les grains de WC ;
• apporter de la ténacité ;
• résister à l’amorçage et à la propagation des fissures ; et
• permettre au composite de mieux tolérer les sollicitations mécaniques.

Les performances finales du matériau ne sont donc pas déterminées par l’une ou l’autre phase prise isolément. Elles résultent de l’interaction entre les caractéristiques des grains de WC, le système de liant, la qualité microstructurale et la maîtrise de la fabrication.

2. Pourquoi les caractéristiques des grains de WC sont-elles importantes ?

La « taille des grains » est souvent utilisée comme description pratique de la microstructure du carbure, mais la taille moyenne des grains ne suffit pas à caractériser complètement le matériau.

Les caractéristiques pertinentes du WC peuvent comprendre :

• la taille moyenne des grains ;
• la distribution des tailles de grains ;
• la présence de grains exceptionnellement grossiers ou fins ;
• la morphologie des grains ;
• la distribution spatiale et l’agencement des grains de WC ;
• les caractéristiques des joints de grains ; et
• l’interaction avec la phase liante.

Ces variables influencent la réponse du matériau à :

• l’abrasion ;
• l’érosion par particules ;
• l’impact ;
• la flexion ;
• les charges cycliques ;
• les contraintes de contact localisées ;
• les sollicitations thermomécaniques ; et
• les mécanismes d’usure combinés.

Une spécification de carbure fondée uniquement sur une teneur nominale en liant peut donc être insuffisante lorsque l’application est sensible au comportement microstructural.

3. Structures de WC plus fines

Les structures de WC plus fines favorisent généralement une dureté plus élevée.

Cela peut être avantageux dans les applications où le mécanisme d’endommagement dominant implique :

• la microcoupe ;
• les rayures ;
• la pénétration abrasive ;
• la perte dimensionnelle de matière ; ou
• d’autres processus d’usure sensibles à la dureté.

Une structure plus fine peut réduire l’échelle des éléments individuels de WC qui interagissent avec les particules abrasives et peut améliorer la résistance à certaines formes d’usure abrasive ou érosive.

Cependant, une structure plus fine n’est pas automatiquement meilleure. Les performances d’un carbure à grains fins dépendent également :

• de la teneur en liant ;
• de la distribution du liant ;
• des additifs et de la formulation ;
• de la porosité ;
• de la qualité du frittage ;
• de la géométrie du composant ;
• de l’état de contrainte ;
• de l’état de surface ; et
• de l’environnement de fonctionnement.

Lorsque les chocs mécaniques, la flexion, les charges sur les arêtes, les vibrations ou d’autres conditions favorisant la rupture deviennent importants, la dureté maximale peut ne pas offrir les meilleures performances globales.

4. Microstructures plus grossières et équilibre de ténacité

Les structures de WC plus grossières sont souvent associées à un équilibre dureté–ténacité différent de celui des structures plus fines.

Selon la teneur en liant et la microstructure complète, elles peuvent être envisagées lorsque l’application exige une meilleure tolérance :

• aux impacts ;
• aux chocs mécaniques ;
• à la flexion ;
• aux charges cycliques ;
• aux contraintes localisées ; ou
• à l’amorçage et à la propagation des fissures.

Cependant, l’affirmation « grains plus grossiers égale carbure plus tenace » ne doit pas être considérée comme une règle universelle.

La ténacité dépend de l’ensemble du système matériau, notamment :

• des caractéristiques des grains de WC ;
• du type de liant ;
• de la teneur en liant ;
• du libre parcours moyen du liant ;
• de la porosité et des autres défauts ;
• de l’état des joints de grains ;
• des additifs ; et
• de la constance de fabrication.

Un matériau à grains plus grossiers peut également présenter une dureté ou une résistance à l’usure abrasive inférieure à celle requise pour une autre application.

L’objectif technique n’est donc ni de maximiser ni de minimiser la taille des grains. Il consiste à établir la microstructure offrant l’équilibre de propriétés requis.

5. Distribution des tailles de grains et uniformité microstructurale

La taille moyenne des grains ne représente qu’un aspect de la maîtrise microstructurale. La distribution des tailles de grains de WC peut également influencer le comportement du matériau.

Une microstructure non uniforme peut présenter :

• des grains grossiers localisés ;
• des régions comportant différentes populations de grains ;
• une distribution irrégulière du liant ;
• une croissance anormale des grains ;
• de la porosité ; ou
• d’autres non-uniformités microstructurales.

Ces caractéristiques peuvent entraîner des différences locales de :

• dureté ;
• ténacité ;
• comportement à l’usure ;
• résistance à la fissuration ; et
• distribution des contraintes.

Pour les composants destinés à des conditions de service sévères, la répétabilité des performances dépend donc non seulement de l’obtention d’une nuance nominale cible, mais également du maintien d’une microstructure constante d’une pièce à l’autre et d’un lot à l’autre.

6. Croissance anormale des grains

Pendant le frittage, certains grains de WC peuvent croître plus rapidement que les grains présents dans la microstructure environnante.

Lorsqu’elle devient excessive, cette croissance anormale peut réduire l’uniformité microstructurale et créer des zones locales dont le comportement diffère de celui prévu pour la nuance.

L’importance des grains anormalement développés dépend :

• de leur taille ;
• de leur fréquence ;
• de leur emplacement ;
• de la distribution du liant environnant ;
• des sollicitations du composant ; et
• du mécanisme de défaillance dominant.

La maîtrise de la croissance anormale des grains peut notamment impliquer :

• une sélection appropriée des poudres ;
• la maîtrise de la formulation ;
• le contrôle de l’équilibre en carbone ;
• l’utilisation d’additifs de contrôle de la croissance des grains lorsque cela est approprié ;
• la maîtrise du broyage ; et
• un frittage contrôlé.

L’objectif n’est pas nécessairement d’obtenir la distribution des tailles de grains théoriquement la plus étroite. Il consiste à produire la microstructure prévue, stable et reproductible pour la nuance sélectionnée.

7. Additifs de contrôle de la croissance des grains

Certains additifs peuvent être utilisés dans les formulations de carbure afin d’influencer la croissance des grains de WC pendant le frittage.

Selon la conception de la nuance, ils peuvent comprendre :

• des additions contenant du vanadium ;
• des additions contenant du chrome ;
• des additions contenant du tantale ; ou
• d’autres composants de formulation.

Le rôle et la concentration de ces additions dépendent de la conception de la nuance, du procédé de fabrication et de l’application prévue. Elles ne doivent pas être considérées comme des exigences universelles pour obtenir un carbure à hautes performances.

Une addition utile pour un objectif microstructural particulier peut également influencer d’autres caractéristiques du matériau. La formulation doit donc être développée comme un système complet plutôt qu’en optimisant une seule variable microstructurale.

8. Interaction entre le WC et le liant

Les interfaces entre les grains de WC et le liant métallique jouent un rôle important dans le comportement du carbure cémenté.

Pendant le frittage en phase liquide, le liant contribue à la densification et forme une phase métallique continue ou semi-continue au sein de la structure de WC.

L’interaction microstructurale qui en résulte peut influencer :

• la densification ;
• la distribution du liant ;
• l’uniformité microstructurale ;
• le comportement à la fissuration ;
• la ténacité ; et
• la résistance à la perte de matière.

L’état final des interfaces est influencé par :

• la composition du matériau ;
• l’équilibre en carbone ;
• la chimie du liant ;
• les additifs ;
• les conditions de frittage ; et
• l’historique de refroidissement.

C’est l’une des raisons pour lesquelles la microstructure du carbure ne peut pas être comprise uniquement à partir de la taille des grains de WC.

9. Distribution du liant

Le liant métallique doit être réparti de manière uniforme dans l’ensemble de la microstructure recherchée.

Des zones localement riches ou pauvres en liant peuvent entraîner des variations du comportement mécanique et de la réponse à l’usure. Selon le système matériau :

• les zones riches en liant peuvent présenter un comportement différent en matière de dureté, de déformation et d’usure ;
• les zones pauvres en liant peuvent offrir une tolérance locale plus faible à la fissuration ou aux sollicitations mécaniques ; et
• une distribution irrégulière peut entraîner des performances non uniformes dans le composant.

La distribution du liant est influencée par l’ensemble du procédé de fabrication, notamment :

• la préparation des poudres ;
• la formulation ;
• le broyage et le mélange ;
• le pressage ;
• le frittage ; et
• la constance du procédé.

L’uniformité constitue donc à la fois un enjeu de maîtrise de la fabrication et de sélection du matériau.

10. Libre parcours moyen du liant

Dans le carbure cémenté, les ingénieurs peuvent également considérer l’espacement effectif et la continuité du liant métallique entre les grains de WC. Cette relation est parfois décrite au moyen de notions telles que le libre parcours moyen du liant.

Le libre parcours moyen du liant est influencé par :

• les caractéristiques des grains de WC ; et
• la teneur et la distribution du liant.

Les variations de cette relation microstructurale peuvent affecter :

• la dureté ;
• la déformation de la phase liante ;
• la déviation des fissures ;
• la propagation des fissures ; et
• la ténacité.

Cela montre pourquoi les caractéristiques des grains et la teneur en liant doivent toujours être considérées ensemble. Une même teneur nominale en liant peut produire un comportement mécanique différent lorsque la structure de WC et la distribution du liant sont différentes.

11. Morphologie des grains

Les grains de WC ne présentent pas nécessairement tous une forme identique. Leur morphologie peut varier selon :

• les caractéristiques des poudres ;
• l’équilibre en carbone ;
• les additifs ;
• les conditions de frittage ; et
• le développement microstructural.

La morphologie peut influencer :

• la configuration des joints de grains ;
• la géométrie des interfaces WC–liant ;
• les chemins locaux de propagation des fissures ; et
• le comportement à l’usure.

Cependant, la forme des grains ne devrait généralement pas être considérée comme un critère d’achat isolé.

Pour la plupart des applications OEM, il est plus utile de se concentrer sur les performances vérifiées du matériau et la maîtrise de la microstructure que de prescrire une morphologie de grain particulière sans exigence fonctionnelle démontrée.

12. Microstructure et usure abrasive

L’usure abrasive peut impliquer :

• des rayures ;
• de la microcoupe ;
• du labourage ;
• des dommages à l’échelle des grains ;
• l’enlèvement du liant ; et
• la perte progressive du support autour des grains de WC.

Lorsque l’abrasion sensible à la dureté domine, des structures de WC plus fines peuvent présenter un avantage.

Cependant, les performances en matière d’usure abrasive dépendent également :

• de la dureté de l’abrasif ;
• de la taille et de la forme des particules ;
• de la pression de contact ;
• des conditions de glissement ;
• du système de liant ;
• de la nuance complète de carbure ;
• de l’état de surface ; et
• de la géométrie du composant.

Une application abrasive ne signifie pas automatiquement qu’il faut sélectionner les grains de WC les plus fins disponibles.

Le matériau doit également présenter une ténacité et une fiabilité structurelle suffisantes pour les conditions réelles de chargement.

13. Microstructure et érosion par particules

L’érosion par particules résulte des impacts répétés de particules entraînées contre la surface d’un composant.

La réponse du matériau peut combiner :

• la microcoupe ;
• la déformation localisée ;
• l’enlèvement du liant ;
• l’endommagement des bords des grains ;
• la microfracturation ; et
• le détachement progressif des grains.

La résistance à l’érosion exige souvent un équilibre entre :

• la dureté ;
• la ténacité ;
• l’intégrité du liant ;
• la résistance à la rupture à l’échelle des grains ; et
• l’intégrité de surface.

La structure de WC appropriée dépend donc notamment :

• de la dureté des particules ;
• de leur taille et de leur forme ;
• de leur vitesse ;
• de l’angle d’impact ;
• de leur concentration ;
• du fluide porteur ;
• de la géométrie locale de l’écoulement ; et
• de l’environnement corrosif.

Il n’existe pas de taille de grains universelle pour toutes les conditions d’érosion.

14. Microstructure et charges d’impact

Lorsque les impacts ou les sollicitations mécaniques sévères sont importants, la résistance à la rupture devient un facteur plus déterminant dans la sélection du matériau.

Un carbure choisi uniquement pour maximiser la dureté peut être moins adapté si le composant est soumis à :

• des impacts répétés ;
• des charges de choc ;
• de la flexion ;
• des charges sur les arêtes ;
• des vibrations ; ou
• des concentrations de contraintes.

Dans ces situations, les ingénieurs peuvent envisager une microstructure offrant un équilibre plus approprié entre ténacité et dureté.

Cependant, une modification du matériau ne peut pas compenser à elle seule une mauvaise conception du composant. Les performances sous impact dépendent également fortement :

• de la géométrie ;
• des conditions de support ;
• de la répartition des charges ;
• de la méthode de montage ;
• de la conception des arêtes ;
• de l’intégrité de surface ; et
• des contraintes d’assemblage.

La sélection de la nuance et la conception du composant doivent donc être examinées ensemble.

15. Microstructure et conditions thermomécaniques

La température peut influencer les performances du carbure, mais il n’existe pas de température universelle au-delà de laquelle tous les carbures à grains fins ou grossiers deviennent inadaptés.

Les facteurs pertinents comprennent :

• la température de fonctionnement ;
• les cycles thermiques ;
• les vitesses de chauffage et de refroidissement ;
• le système de liant ;
• la nuance de carbure ;
• l’atmosphère ;
• la chimie du fluide ;
• les conditions d’oxydation ;
• la géométrie du composant ;
• les gradients thermiques ;
• les matériaux environnants ; et
• les sollicitations mécaniques.

À température élevée, le comportement à l’usure peut évoluer parce que plusieurs mécanismes d’endommagement peuvent agir simultanément.

La sélection d’un carbure pour une application à température élevée ne doit donc pas être réduite à une règle simple telle que « utiliser des grains grossiers au-dessus d’une température donnée ». L’environnement thermomécanique complet doit être évalué.

16. Corrosion et effets du liant

Dans les environnements chimiquement agressifs, le liant métallique peut devenir un facteur important du comportement du matériau.

Selon le milieu de service, la corrosion peut affecter préférentiellement la phase liante et réduire le support autour des grains de WC. Cela peut contribuer à des mécanismes combinés tels que :

• la corrosion et l’abrasion ; ou
• la corrosion et l’érosion par particules.

Pour certaines applications, d’autres systèmes de liant, notamment des nuances à base de nickel, peuvent être envisagés lorsque la résistance à la corrosion est importante.

Cependant, la sélection du liant doit être fondée sur :

• la chimie réelle du fluide ;
• la température ;
• le pH ;
• les espèces corrosives ;
• les sollicitations mécaniques ;
• le mécanisme d’usure ; et
• les propriétés mécaniques requises.

Un environnement corrosif ne nécessite pas automatiquement un liant à base de nickel.

17. Quand une nuance plus tenace peut-elle être appropriée ?

Une nuance de carbure plus tenace peut être appropriée lorsque l’analyse de défaillance montre que la microstructure existante ne tolère pas suffisamment les sollicitations mécaniques réelles.

Cela peut se produire dans les applications impliquant :

• des impacts répétés ;
• une flexion inévitable ;
• des chocs mécaniques ;
• des charges cycliques ;
• des charges sur les arêtes ; ou
• des mécanismes combinant usure et rupture.

Un équilibre de propriétés offrant davantage de ténacité peut être obtenu en modifiant :

• les caractéristiques des grains de WC ;
• la teneur en liant ;
• le type de liant ;
• la formulation ; et
• la conception microstructurale globale.

Cependant, l’augmentation de la ténacité peut entraîner des compromis avec :

• la dureté ;
• la résistance à l’abrasion ;
• la résistance à l’usure dimensionnelle ;
• la réponse à l’érosion ;
• le comportement à la corrosion ; ou
• d’autres propriétés propres à l’application.

Un changement de nuance doit donc être fondé sur le mécanisme de défaillance identifié, et non sur la seule présence d’une rupture.

18. Quand un changement de nuance peut ne pas résoudre le problème

Si un composant en carbure se fracture, le matériau n’est pas automatiquement la cause fondamentale.

Le problème réel peut être lié à :

• des concentrations de contraintes importantes ;
• des sections insuffisamment supportées ;
• une interférence excessive ;
• un mauvais alignement ;
• des charges ponctuelles ;
• un support insuffisant du logement ;
• des contraintes thermiques ;
• des dommages de surface ; ou
• une surcharge imprévue.

Dans ces situations, le passage à une microstructure plus tenace peut n’apporter qu’une amélioration limitée tout en laissant intact le problème de conception sous-jacent.

Une analyse appropriée doit considérer conjointement le matériau, la géométrie, le support, l’assemblage et les charges en service.

19. Caractérisation de la microstructure

Pour les applications critiques, la microstructure du carbure peut être évaluée au moyen de méthodes métallographiques et analytiques appropriées.

Selon l’objectif, celles-ci peuvent comprendre :

• la microscopie optique ;
• la microscopie électronique à balayage ;
• l’analyse d’images ;
• l’évaluation de la taille des grains ;
• l’évaluation de la porosité ;
• l’évaluation de la distribution du liant ;
• les mesures de densité ;
• les essais de dureté ; et
• d’autres techniques appropriées de caractérisation des matériaux.

Les méthodes de caractérisation des poudres ne doivent pas être confondues avec les mesures de la microstructure finale après frittage.

Par exemple, la distribution granulométrique mesurée d’une poudre de départ ne définit pas directement la distribution des tailles de grains de WC présente dans le matériau après le broyage, le pressage et le frittage.

20. Que devrait spécifier un plan OEM ?

Pour la plupart des composants OEM, il est généralement plus utile de spécifier les performances requises du matériau ainsi qu’une nuance de carbure approuvée ou vérifiée que de prescrire de nombreux paramètres microstructuraux de fabrication sans justification technique claire.

Selon la criticité de l’application, une spécification peut comprendre :

• une nuance de carbure approuvée ou une désignation de matériau convenue ;
• une exigence relative au système de liant lorsqu’elle est pertinente ;
• une plage convenue de dureté ou d’autres propriétés du matériau ;
• des exigences de densité ou de porosité lorsqu’elles sont appropriées ;
• les normes de matériau ou d’inspection applicables ;
• les exigences de résistance à la corrosion ;
• les exigences de performance à l’usure ; et
• les informations d’application nécessaires à l’examen de la nuance.

Des exigences microstructurales détaillées peuvent être justifiées pour des applications fortement contrôlées, critiques pour la sécurité ou déjà validées.

Cependant, des spécifications telles que :

• une plage exacte de tailles de grains de WC ;
• une taille maximale des grains individuels de WC ;
• une chimie précise des additifs de contrôle de la croissance des grains ; ou
• des tolérances étroites sur la composition du liant

ne devraient généralement être utilisées que lorsqu’elles reposent sur une validation technique, une norme applicable ou une spécification de matériau établie.

Dans le cas contraire, des exigences microstructurales excessivement prescriptives peuvent limiter inutilement la fabrication sans garantir de meilleures performances du composant.

21. Cadre pratique de sélection de la microstructure

Étape 1 — Identifier le mécanisme d’usure dominant

Déterminer si le composant est principalement exposé à :

• l’abrasion ;
• l’érosion par particules ;
• l’impact ;
• l’usure par glissement ;
• l’interaction entre corrosion et usure ;
• les sollicitations thermomécaniques ; ou
• une combinaison de mécanismes.

Étape 2 — Définir les sollicitations mécaniques

Évaluer :

• la compression ;
• la flexion ;
• l’impact ;
• les vibrations ;
• les charges cycliques ;
• les charges ponctuelles ; et
• les concentrations de contraintes.

Étape 3 — Définir l’environnement

Prendre en compte :

• la température ;
• la chimie du fluide ;
• les espèces corrosives ;
• les solides entraînés ;
• la lubrification ;
• la pression ; et
• les cycles thermiques.

Étape 4 — Examiner la géométrie du composant

Prendre en compte :

• l’épaisseur des sections ;
• les zones non supportées ;
• les arêtes ;
• les transitions géométriques ;
• les trous et les rainures ;
• les surfaces de contact ; et
• les interfaces carbure–métal.

Étape 5 — Sélectionner l’équilibre de propriétés requis

Déterminer l’importance relative de :

• la dureté ;
• la ténacité ;
• la résistance à l’abrasion ;
• la résistance à l’érosion ;
• la résistance à la corrosion ; et
• la résistance à l’usure dimensionnelle.

Étape 6 — Sélectionner la nuance et l’équilibre microstructural

Utiliser l’équilibre de propriétés requis pour évaluer :

• les caractéristiques des grains de WC ;
• le type de liant ;
• la teneur en liant ;
• les additifs et la formulation ; et
• les contrôles de fabrication.

Étape 7 — Valider les performances

Pour les applications critiques, confirmer la nuance sélectionnée au moyen :

• du contrôle du matériau ;
• d’essais sur prototypes ;
• d’essais en laboratoire lorsque cela est approprié ;
• d’essais sur le terrain ; ou
• de données représentatives des performances en service.

22. Le principe d’ingénierie

Il n’existe pas de taille de grains de WC universellement optimale. La microstructure la plus appropriée est celle qui correspond aux mécanismes d’usure, aux sollicitations mécaniques, à l’environnement et à la conception du composant.

De manière générale :

• les structures de WC plus fines peuvent favoriser une dureté plus élevée et une forte résistance à certaines formes d’usure abrasive ;
• les microstructures conçues pour offrir davantage de ténacité peuvent être plus appropriées lorsque les sollicitations susceptibles de provoquer une rupture deviennent importantes ;
• l’érosion par particules exige souvent un équilibre entre la dureté, la ténacité et l’intégrité du liant ;
• l’exposition à un milieu corrosif peut accroître l’importance de la chimie du liant ;
• les applications thermomécaniques nécessitent une évaluation allant au-delà de la seule taille des grains ; et
• les applications associant plusieurs mécanismes nécessitent souvent un compromis maîtrisé plutôt que la maximisation d’une seule propriété.

La bonne question n’est donc pas :

« Quelle est la meilleure taille de grains de WC ? »

La bonne question est :

« Quel équilibre microstructural est nécessaire pour ce composant compte tenu de ses conditions réelles d’usure, de chargement, d’environnement et de conception ? »

Conclusion

La microstructure du carbure de tungstène cémenté constitue un système matériau conçu par ingénierie et non un simple paramètre isolé.

Les caractéristiques des grains de WC influencent la dureté, la ténacité, le comportement à l’usure et la réponse à la rupture, mais elles agissent conjointement avec :

• le type et la teneur du liant ;
• la distribution du liant ;
• les additifs et la formulation ;
• la porosité ;
• la qualité du frittage ;
• la constance de fabrication ;
• la géométrie du composant ;
• l’état de surface ; et
• l’environnement de service.

Les structures plus fines peuvent présenter des avantages dans les conditions abrasives où la dureté joue un rôle dominant. Les microstructures conçues pour offrir davantage de ténacité peuvent être mieux adaptées lorsque les impacts, la flexion ou d’autres sollicitations mécaniques deviennent importants. L’érosion par particules, l’interaction entre corrosion et usure ainsi que les environnements thermomécaniques nécessitent souvent une approche plus équilibrée du matériau.

La microstructure du carbure ne devrait donc pas être sélectionnée à partir d’un tableau universel de tailles de grains.

L’approche la plus fiable consiste à identifier les mécanismes de défaillance dominants, définir l’équilibre de propriétés requis, sélectionner la nuance et la microstructure en conséquence, puis les valider dans des conditions représentatives du service réel.

La meilleure nuance de carbure n’est pas nécessairement celle qui possède les grains les plus fins, la dureté la plus élevée ou la ténacité maximale. C’est celle dont les caractéristiques des grains de WC, le système de liant, la microstructure, la qualité de fabrication et la conception du composant correspondent à l’application technique réelle.