L'examen microscopique est l'étape qui suit la préparation métallographique d'un échantillon.
Grace à la microscopie optique, les objets peuvent être grossis jusqu'à environ mille fois. Même si des grossissements plus importants sont possibles, ils n'apportent pas de gains d’informations supplémentaires. Connu sous le nom de grossissement à vide, l'image est seulement grossie mais ne montre aucun détail supplémentaire. Puisque les matériaux examinés en matérialographie sont généralement opaques, seules des sections du matériau sont généralement examinées en utilisant des microscopes à lumière réfléchie.
QATM propose des équipements métallographiques et des consommables pour toutes les applications
En observant au microscope un échantillon métallique préparé de manière appropriée, il est possible de voir que la structure est formée d'une multitude de grains de dimensions variées. La dimension de ces grains fait la propriété des métaux, comme leur dureté, leur résistance, leur allongement, leur capacité d'emboutissage, etc.
La ‘’taille de grain’’ d'un métal peut être modifiée à l'aide de différents processus. Les mesures de taille de grains peuvent être utilisées pour déterminer si le processus a été correctement effectué ou si la dimension des grains a été obtenue pour l'application prévue. La structure du grain visible sur la section métallographique, qui peut être reconnue par les joints de grains, ne dit initialement rien sur la dimension réelle des grains, puisque la surface de la section ne représente qu'une section plane à travers les grains réels. Il est impossible de déterminer si cette section a été faite à ‘’l'équateur’’ ou au ‘’pôle’’ du grain. Par conséquent il s'est imposé de définir la taille de grain d'un métal à l'aide des surfaces de coupe visibles sur la micrographie.
L'indication d'une dimension moyenne, soit avec le diamètre moyen des grains, soit avec la surface moyenne des cristallites est suffisante. Les statistiques sur les grains doivent être déterminées pour des exigences de précision plus élevées.
L’analyse de taille de grains de ferrite et d'austénite selon la norme DIN EN ISO 643 est généralement effectuée au microscope à un grossissement de X100. La méthode par comparaison est souvent utilisée. Pour les grains équiaxes qui ne présentent aucun allongement, cette méthode est suffisamment précise et la plus rapide à exécuter. Pour les grains allongés, ou pour une plus grande précision, il vaut utiliser soit la méthode d'intersection de lignes, soit la méthode de comptage. Les lignes jumelles dans les grains ne sont pas considérées comme des limites de grains, mais comme faisant partie de la structure cristalline à l'intérieur des limites de grains environnants. Les échantillons pour l'évaluation métallographique sont polis et attaqués en fonction du matériau et de leur état.
La taille des grains peut être déterminée par différentes méthodes :
Méthode par comparaison
Méthode par interception linéaire
Méthode par comptage de surface
Méthode de comparaison
Pour la détermination en utilisant la méthode par comparaison, au moins trois champs d'image sélectionnés au hasard par échantillon sont comparés avec une série de référence. Ils sont comparés au grossissement standard de X100, mais ils peuvent également être comparés à d'autres grossissements. L'image de la série de référence qui se rapproche le plus du détail de l'image examinée donne le résultat.
Méthode par interception linéaire
Avec la méthode par interception linéaire, le comptage est réalisé dans l'oculaire, sur un écran en verre pré-poli ou sur des photographies. Les lignes d'intersection peuvent être droites ou circulaires. Les grains qui ne sont coupés qu'à moitié à la fin de la ligne droite sont comptés comme des demi-grains. Cette situation ne peut pas se produire avec la méthode par intersection circulaire, où tous les grains comptent comme un tout. La longueur totale des lignes, divisée par le nombre de tous les grains coupés, donne la longueur moyenne de la section en mm.
Méthode par comptage de surface
On détermine le nombre de grains à l'intérieur d'un cercle de mesure dans l'oculaire, sur une photographie ou sur un verre pré-poli. Le grossissement (normalement X100) doit être choisi de sorte qu'au moins 50 grains sont présents dans le cercle de mesure. Le cercle de mesure a une surface de 5000 mm² correspondant à un diamètre de 79,8 mm. Le nombre de grains coupés du bord du cercle est divisé par 2 et ajouté au nombre de grains à l'intérieur du cercle. Après la conversion en nombre de grains par mm², le paramètre de la dimension du grain est extrait du tableau ou calculé avec l’utilisation des formules.
Les logiciels modernes de traitement d'images permettent de mesurer automatiquement la taille des grains. Les méthodes d'analyse ci-dessus sont disponibles pour les duromètres QATM.
Mesure de l'épaisseur des couches
La mesure de l'épaisseur de la couche dans le cas des couches composites après nitruration est normalisée dans la norme DIN 30902 ‘’Détermination au microscope optique de l'épaisseur et de la porosité des couches composites de pièces à travailler nitrurées et nitrocarburées’’. Après un pré-polissage approprié, la couche de composé est de préférence mesurée à un grossissement de X1000. Il faut s'assurer que les mesures ne sont prises que lorsque :
Il n'y a pas d'espace entre la résine d’enrobage et le bord de la pièce à examiner.
La couche de composé ne montre aucune cassure ou fissure produite lors du processus de prépolissage.
La zone est suffisamment éloignée d'un bord.
L'épaisseur de la couche doit être mesuré au minimum en dix points sur une longueur d'environ 5 mm. Le résultat doit être donné sous forme de valeur moyenne arithmétique arrondie et sans décimales comme il suit :
Épaisseur de la couche composite : CLT = 16 µm
‘’CLT’’ signifie ‘’épaisseur de la couche composée’’. Si l'épaisseur de la partie poreuse de la couche composite est donnée, le CLT doit être pourvu d'indice p :
Epaisseur de la partie poreuse de la couche composite : CLTp = 4 µm
Si l'épaisseur de la partie sans pores de la couche composite est donnée, le CLT doit être pourvu d'indice np :
Épaisseur de la partie sans pores de la couche composite : CLTnp = 12 µm
Les logiciels modernes de traitement d'images permettent de mesurer automatiquement l'épaisseur des couches. Cette méthode d'analyse est disponible pour les duromètres QATM.
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