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EnglishRÉSUMÉ
La métallographie est un outil incontournable d’identification des microstructures métalliques qui définissent les propriétés d’utilisation.
Cet article précise les différentes techniques de métallographie optique et électronique, et leurs applications. La préparation des surfaces est décrite de façon détaillée, ainsi que les principes des microscopes optiques. Les microscopes électroniques, dont le microscope électronique à balayage (MEB) sont également détaillés. Les caméras d’acquisition optique, d’usage quasi-universel, sont décrites, ainsi que leurs principales caractéristiques. Pour finir quelques évolutions logicielles courantes sont évoquées sur la base d’exemples d’applications.
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Thomas MUNCH : Ingénieur ENSAIS - Agrégé en Mécanique, Saint-Louis, France
INTRODUCTION
D’une manière générale, la transformation par corroyage et par traitements thermiques des alliages métalliques détermine leurs propriétés d’emploi. La maîtrise des microstructures avant et après les traitements thermiques, thermochimiques ou thermomécaniques est indispensable à la maîtrise de leurs effets et au pilotage de leur process.
Ces traitements reposent sur deux types de données dont les méthodes de mesure les plus courantes sont :
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l’analyse des points de transformation physico-chimique (analyses thermique, dilatométrique et magnétique) [M 90] ;
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l’analyse des microstructures (ou topographie des constituants : forme, dispersion des phases) par microscopie optique ou électronique, et les techniques associées, détaillée dans le présent article.
La métallographie optique est la technique la plus répandue pour l’observation des microstructures. Les métaux ne transmettant pas la lumière visible pour les épaisseurs courantes, une préparation particulière est nécessaire. Celle-ci passe par le polissage, puis l’attaque chimique de la surface à observer.
L’analyse des structures est topographique, mais la micrographie, d’une manière générale, n’est pas la seule à restituer la forme des constituants de structure. Toute exploration analytique ponctuelle systématique d’une propriété physique ou mécanique peut restituer la carte des propriétés des constituants de la structure. Un exemple courant est l’analyse par microsonde à balayage, ou par microscope électronique à balayage. Dans tous les cas, il y a modulation, par une propriété particulière, du signal réfléchi ou transmis par le métal.
L’utilisation quasi-universelle d’une caméra numérique couplée à un microscope permet l’exploitation logicielle des images et, dans une certaine mesure, la caractérisation semi-automatique des microstructures. En motorisant l’axe vertical de la table d’un microscope optique, la reconstitution en 3D de microstructures est rendue possible par l’analyse d’image couplée au déplacement piloté de la table.
L’application de ces techniques débouche sur les connaissances métallographiques permettant d’optimiser le choix des matériaux, mais aussi de leurs traitements, ce qui est déterminant pour maximiser l’efficacité du triptyque produit-procédé-matériau, et, au final, l’adéquation du produit, du point de vue tant technico-économique qu’environnemental.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Préparation métallographique des aciers à outils hautement alliés – Application Notes. - STRUERS (2011).
-
(2) - De ferri metallographia. - Tome III : Solidification et déformation des aciers. CECA (1967).
-
(3) - POKORNY (A.) - Einfluss des Oberflächen- zustandes auf den Ätzeffekt. - Metallographie Tagungen, Leoben, oct. 1978, in Praktische Metallographie, Sonderband, Riederer Verlag, Stuttgart (1979).
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(4) - MOULIN (G.), GARCIA (J.O.), HAUT (C.), AUCOUTURIER (M.), DADIAN (M.) - Micro-empreintes Baumann. - Rev. Métallurgie, 265, p. 627 (1978).
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(5) - WILLIAMS (H.J.), BOZORTH (R.M.), SHOCKLEY (W.) - Étude des domaines magnétiques élémentaires par la magnétite en suspension. - Phys. Rev., 75, p. 155-178 (1949).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Produits sidérurgiques – Méthodes de détermination de la teneur en inclusions non métalliques des aciers - NF A 04-105 - 1986
-
Fils machine en acier non allié d’usage général destiné au tréfilage – Examen de surface - NF EN ISO 16120 - 2017
-
Produits sidérurgiques – Détermination de la profondeur conventionnelle de trempe après chauffage superficiel - NF EN 10328 - 2016
-
Aciers – Détermination micrographique de la grosseur de grain apparente - NF EN ISO 643 - 2020
-
Outils et pièces mécaniques – Traitements de nitruration de pièces mécaniques et outillages en acier et en fonte grise - NF A 02-052 - 2021
-
Produits sidérurgiques – Détermination de l’épaisseur totale ou conventionnelle des couches minces durcies superficielles - NF A 04-204 - 2005
-
Microstructure des fontes - NF EN ISO 945 - 2019
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...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Buehler https://www.buehler.com/fr/
Struers https://www.struers.com/fr-FR
Lamplan https://www.lamplan.com
HAUT DE PAGE
Leica Microsystems https://www.leica-microsystems.com/fr/
Olympus https://www.evidentscientific.com/fr/
Zeiss https://www.zeiss.com
HAUT DE PAGE1.2 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Metallography, Microstructure and Analysis https://www.springer.com
Traitements et matériaux http://traitementsetmateriaux.fr/
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