Inclusions non métalliques dans l'acier

La qualité d’un alliage métallique, c’est-à-dire son aptitude à satisfaire un certain nombre de propriétés, de transformation et d’usage, dépend de plusieurs facteurs, dont sa structure physico-chimique. Celle-ci comprend la macrostructure (structure primaire corroyée ou non), héritée des phénomènes de solidification et de transformation et la microstructure (structure secondaire, modifiable par traitements thermiques, mécaniques, chimiques, etc.), qui confère au métal sa dureté ou ténacité finale.

La macrostructure constitue une hétérogénéité chimique d’éléments en solution (ségrégations) ou d’éléments hors solution. Ces derniers forment des phases séparées, insolubles dans la matrice métallique dès avant la solidification. Ces phases sont des composés chimiques des métaux composants et de certains métalloïdes, en général oxygène, soufre, azote, pour les alliages ferreux. Elles restent insolubles dans l’acier solide et constituent une hérédité tout au long de la vie de la pièce mécanique.

La microstructure peut aussi comporter ces mêmes phases séparées (précipités), mais plus fines et plus dispersées, solubles par certains traitements thermiques au même titre que grains et phases classiques des aciers.

Les oxydes et les sulfures sont depuis fort longtemps considérés comme des substances étrangères et nocives ; ce sentiment est certainement fondé pour les inclusions de grande taille, visibles à l’œil nu (jusqu’à un diamètre de 0,1 mm), mais comme tous les aciers contiennent des inclusions de toutes tailles, jusqu’à quelques nanomètres, et que certaines sont utiles, on doit admettre leur présence, étudier leur nature et leurs comportements, contrôler au mieux leurs paramètres physico-chimiques, géométriques et topographiques.

Étant donné que la connaissance de la teneur en oxygène, soufre et autres éléments est insuffisante pour prévoir les propriétés des aciers, on examinera successivement la nature des inclusions, leur origine, leur répartition, nature et morphologie, leur distribution, leur comportement pendant la transformation de l’acier et pendant leur utilisation.

Comme il est d’usage dans la profession, les teneurs en éléments sont des teneurs massiques.