L’usure, l’enlèvement de matière d’une surface solide à la suite d’une action mécanique exercée par un autre solide. L’usure se présente principalement comme une perte progressive de matière résultant de l’interaction mécanique de deux surfaces de glissement sous charge. L’usure est un phénomène tellement universel qu’il est rare que deux corps solides glissent l’un sur l’autre ou même se touchent sans qu’il y ait un transfert ou une perte de matière mesurable. Ainsi, les pièces de monnaie s’usent à la suite d’un contact continu avec des tissus et des doigts humains ; les crayons s’usent après avoir glissé sur du papier ; et les rails s’usent à la suite du roulement continu des roues de train sur ceux-ci. Seuls les êtres vivants (comme les articulations osseuses) sont en quelque sorte immunisés contre les dommages permanents causés par l’usure, puisqu’ils ont la propriété de repousser et de guérir.

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Il existe quatre types d’usure de base : l’usure par adhérence, l’usure par abrasion, l’usure par corrosion et l’usure par fatigue de surface.

Le type le plus courant, l’usure par adhérence, résulte des fortes forces d’adhésion qui sont générées à l’interface de deux matériaux solides. Lorsque des surfaces solides sont pressées l’une contre l’autre, un contact intime est établi sur un certain nombre de petites taches ou jonctions. Pendant le glissement, ces jonctions continuent à se faire et à se défaire et, si une jonction ne se défait pas le long de l’interface d’origine, une particule d’usure se forme. Ces particules finissent par se détacher. L’usure par adhérence est indésirable pour deux raisons : premièrement, la perte de matériau entraînera à terme une détérioration des performances du mécanisme ; deuxièmement, la formation de grosses particules d’usure dans des éléments coulissants étroitement ajustés peut provoquer le grippage du mécanisme à un stade précoce de sa vie productive. L’usure par adhérence est plusieurs fois plus importante pour les surfaces métalliques non lubrifiées que pour les surfaces métalliques efficacement lubrifiées.

L’usure abrasive se produit lorsqu’une surface dure et rugueuse glisse sur une surface plus souple, produisant des rainures sur cette dernière. Elle peut également être provoquée par des particules abrasives libres roulant entre deux surfaces de glissement souples ou par des particules incrustées dans l’une des surfaces opposées. Les fragments abrasifs transportés par un courant de liquide ou de gaz peuvent user une surface s’ils la frappent à grande vitesse. L’usure par abrasion ayant lieu lorsque le matériau abrasif est rugueux et plus dur que la surface à abraser, on peut l’éviter soit en éliminant le constituant dur et rugueux, soit en rendant la surface à protéger encore plus dure.

L’usure corrosive se produit chaque fois qu’un gaz ou un liquide attaque chimiquement une surface laissée exposée par le processus de glissement. Normalement, lorsqu’une surface se corrode, les produits de la corrosion (comme la patine) ont tendance à rester sur la surface, ce qui ralentit la poursuite de la corrosion. Mais, en cas de glissement continu, l’action de glissement élimine les dépôts superficiels qui protégeraient la surface contre une corrosion ultérieure, qui se produit donc plus rapidement. Une surface qui a subi une usure corrosive a généralement un aspect mat, relativement lisse.

L’usure par fatigue de la surface est produite par une forte contrainte répétée accompagnant un mouvement de roulement, comme celui de roues métalliques sur des rails ou d’un roulement à billes dans une machine. La contrainte entraîne la formation de fissures sous la surface, soit dans le composant mobile, soit dans le composant fixe. Au fur et à mesure que ces fissures se développent, de grosses particules se détachent de la surface et des piqûres apparaissent. L’usure par fatigue des surfaces est la forme d’usure la plus courante des éléments roulants tels que les roulements ou les engrenages. Pour les surfaces de glissement, l’usure par adhérence se produit généralement suffisamment rapidement pour que l’usure par fatigue superficielle n’ait pas le temps de se produire.

Bien que le processus d’usure soit généralement considéré comme nuisible, et c’est le cas dans la plupart des situations pratiques, il a également quelques utilisations pratiques. Par exemple, de nombreuses méthodes de production d’une surface sur un objet manufacturé dépendent de l’usure abrasive, notamment le limage, le ponçage, le rodage et le polissage. De nombreux instruments d’écriture, principalement le crayon, le crayon de couleur et la craie, dépendent de l’usure de l’adhésif. Une autre utilisation est observée dans l’usure des incisives des rongeurs. Ces dents sont recouvertes d’un émail dur le long de la surface extérieure incurvée, mais seulement de dentine molle sur la surface intérieure. Par conséquent, l’usure abrasive et adhésive, qui se produit plus rapidement sur la face molle, agit pour maintenir un bord tranchant sur les dents.