Métallographie

La métallographie est la technique consistant à déterminer la structure d'un métal en l'observant avec un microscope optique.



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Métallurgie - Mesure physique - Métrologie

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Microstructure d'un bronze avec une structure dendritique

La métallographie est la technique consistant à déterminer la structure d'un métal en l'observant avec un microscope optique. On peut déterminer ainsi, selon les cas :

L'observation simple d'un objet métallique ne donne pas de renseignement spécifique hormis l'état de surface (aspérités, fissures).

Méthode de préparation

Pour avoir des informations sur la microstructure, il faut le plus souvent une soigneuse préparation qui comporte plusieurs étape.

Débitage

Vu que ce contrôle est destructif il peut être effectué soit sur une pièce de mise au point, soit sur des pièces dites «de dissection». L'objet doit être découpé, afin qu'on puisse le mettre en place sur le microscope, mais également pour observer la structure d'un lieu voulu.

Cependant, il faut faire attention en ce qui concerne le sectionnement physique du métal à observer. En effet, comme un cristal peut être grossièrement assimilé à un polyèdre complexe, on conçoit que la forme et les dimensions d'un grain vu sur une micrographie dépendent de l'orientation relative du cristal et du plan de polissage.

Prépolisage et Polissage

On cherche le plus souvent à observer des détails de l'ordre du micromètre (la limite physique due à la diffraction de la lumière étant d'environ 0, 5 μm), il faut par conséquent polir pour que les rayures soient plus petites. On utilise pour cela des papiers abrasifs de plus en plus fins, puis on utilise une pâte ou une solution contenant du diamants ou de l'alumine ; si les détails sont toujours plus petits, on peut recourir à un polissage électrolytique.

Mise en évidence de la microstructure

En général on effectue une attaque pour révéler la structure, surtout les joints de grain. On utilise souvent des acides forts ou des procédés électrochimiques, dans des conditions telles que la réaction est plus rapide ou plus forte aux joints de grain (à cause de la tension superficielle). Pour révéler la structure, on peut aussi utiliser une oxydation anodique : si la couche d'oxyde croît de manière différente selon l'orientation cristalline, on peut aisément distinguer les différents cristallites. On utilise aussi quelquefois un choc thermique pour provoquer des fissures entre les grains (rupture intergranulaire) visibles au microscope.

Analyse et interprétation de la microstructure

Microscope métallographique avec caméra numérique reliée à un PC

Au contraire de la microscopie classique, l'échantillon n'est pas en couche mince au travers de laquelle les rayons lumineux peuvent passer, mais ces rayons, provenant de l'objectif même du microscope, sont réfléchis par la surface polie de l'échantillon à examiner, et traversent une seconde fois l'objectif dans l'autre sens pour pouvoir, ensuite, être observés par l'oculaire. De plus l'observation optique peut être suivie d'une observation au microscope électronique à balayage.

Le grossissement adopté pour ce type d'examen est le plus souvent compris entre x100 et x200.

On peut utiliser des atlas métallographiques de référence pour caractériser la pièce à contrôler comparé à des images types.

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