La métallographie permet de découvrir la structure des métaux. De nos jours cependant, la description "Matérialographie" est préférée en raison du nombre croissant de matériaux composites telles que le développement de matériaux supplémentaires (systèmes céramiques/métalliques, systèmes métalliques/plastiques, etc.). Les domaines d’utilisation de la métallographie, c'est-à-dire la matérialographie, se situent principalement dans le contrôle qualité et l'analyse des dommages, ainsi que dans la R & D.
La métallographie, c'est-à-dire la matérialographie, consiste à déterminer la structure du matériau au moyen de procédures macro et microscopiques. Même les métaux présentent une structure cristalline, de la même manière que les cristaux non métalliques tels que le cristal de quartz, entre autres, dont les caractéristiques peuvent être vérifiées qualitativement et quantitativement.
Pour pouvoir examiner un matériau et en arriver à une conclusion satisfaisante quant à sa qualité, le prépolissage et le polissage d’un échantillon constituent une première étape importante de la matérialographie. Cette étape sans rayures appropriée pour l'observation macroscopique et / ou microscopique doit présenter une surface représentative, sans reliefs de surfaces et avec des bords plans, du matériau à examiner, ce qui permet une reconnaissance claire de sa structure. Par conséquent, il est essentiel qu'aucune rayure, fracture indésirable, corps étranger ou déformation n'apparaisse dans la préparation du matériau. La préparation se déroule normalement en 6 étapes : tronçonnage, enrobage, prépolissage, polissage, attaques et examen microscopique. Enfin, l’évaluation de l’échantillon au moyen de méthodes macro ou microscopiques ainsi que des tests de dureté; si nécessaire.
Tronçonner
La première étape consiste à découper une section du matériau à tester/examiner en tant qu'échantillon au moyen d'une machine à tronçonner (Voir notre gamme "Brillant") et les outils de bridage correspondants qui ont été conçus pour serrer à des positions stratégiques. Si l'échantillon est suffisamment grand, il peut être monté et ensuite prépoli et/ou poli avec un support sans autre préparation.
Outils de serrage spéciaux
Une liste presque infinie de matériaux et de géométries doit être positionnée de manière sûre dans la chambre de découpe de la machine. En plus de l'assortiment standard, il existe des dispositifs de serrage spéciaux pour les échantillons présentant des spécificités, par exemple le système de bridage par impulsions pour les fibres de verre, fibres de carbone ou Titane.
Enrobage
Les échantillons de petite taille, en revanche, doivent être enrobés initialement pour améliorer la manipulation et/ou la protection des bords, en utilisant des procédures d’enrobage à froid ou à chaud. Dans le cas de cette dernière, les échantillons sont montés dans une presse d’enrobage à chaud de notre gamme "Opal". Au cours de ce processus, l'échantillon est enveloppé de granulés de résines spéciales (Epoxy ou thermoplastiques divers), qui sont ensuite pressés ensemble à l'aide de pression thermique et hydraulique. L'utilisation de cette méthode signifie que le matériau est complètement enrobé dans la résine et qu'il est prêt pour la prochaine étape de préparation métallographique.
Prépolissage et polissage
Afin de rendre la structure cristalline visible, la surface de l'échantillon doit d'abord être prépolie, puis polie.
Le processus de prépolissage et de polissage a lieu en utilisant un matériel du même nom ; soit en manuel, comme la polisseuse à bandes ‘Jade’, ou en automatique, cette dernière méthode est de plus en plus généralisée dans les laboratoires de métallographie. Contrairement au prépolissage manuel et au polissage, dans le cas du polissage automatique, l'échantillon est fixé dans un porte-échantillon et pressé sur le support de polissage (papier de prépolissage, polissage, etc.) avec une tête de polissage (Rubin). L’abrasif se trouve en fait sur le disque de travail. Il s'ensuit une série d'étapes de prépolissage au cours desquelles chaque nouvelle étape utilise une granulométrie de plus en plus fine, pour procéder étape par étape vers la qualité de surface polie souhaitée. Après chaque étape, l'échantillon doit être tourné de 90° afin d'éliminer les rayures laissées au contact du support de prépolissage précédent. Pendant tout le processus, un liquide de lubrification et de refroidissement garantit que l'échantillon est refroidi et que les déchets sont éliminés. L'échantillon doit être nettoyé régulièrement avec de l'eau et de l'alcool entre les différentes étapes, afin de s'assurer que les boues et les particules de prépolissage grossières de l'étape précédente ne soient pas transférés à l'étape suivante.
La phase de polissage suivante utilise différents tissus de polissage. Les dernières rayures du polissage précédent sont éliminées en retirant une dernière couche finale. Cette étape en métallographie est mieux exécutée avec une suspension diamantée sous forme poly ou monocristalline. En particulier, lorsque de nombreux échantillons sont polis les uns après les autres, l'utilisation d'une prépolisseuse & polisseuse automatique (comme dans le cas de Systemlabor ou même de Systemautomat) est un avantage.
Attaques chimiques ou électrolytiques
Une fois la dernière étape de polissage terminée, les premières évaluations de la qualité de préparation du matériau peuvent être vérifiées par différentes images. Afin de rendre la structure cristalline visible pour être contrastée, l'échantillon doit subir une autre étape de préparation soit manuellement par immersion dans un liquide d’attaque, soit par attaque électrolytique avec le modèle "Kristall". Une solution d’attaque chimique ou électrolytique spécifique permet d’obtenir un contraste entre les différents composants cristallins de sorte qu'un contrôle optique devient possible. Après l’attaque, l'échantillon est lavé à l'alcool puis séché rapidement et soigneusement sous un flux d'air chaud.
Utilisation du microscope et évaluation
Si la structure cristalline contraste correctement, alors l'échantillon peut être évalué. Grâce à l'observation sous macro ou microscope ainsi qu'à l'évaluation selon les programmes modernes d'analyse d'image et d'archivage d'images, une série d'affirmations sur l'état du traitement thermique, les soudures, la structure cristalline et la qualité des matériaux peuvent être obtenues. De plus, la métallographie permet très souvent de tirer des conclusions du processus de fabrication et/ou des causes de défaillance en cas de dommage.
Si et quand un test de dureté doit être effectué (testeur de dureté micro et universel), toutes les procédures de test courantes selon Vickers, Brinell, Rockwell ou Knoop sont utilisées.
