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Métallographie de soudure - L'examen microscopique et micrographique d'un joint soudé

Publié: le 30/04/2012 à 08:07 Dernière mise à jour: le 30/04/2012 à 08:07 Par: Dominique ADMIN Nombre de vues: 540
La métallographie par micrographie est un contrôle destructif utilisé pour assurer une vérification des aspects métallurgiques dans un métal de base et une soudure, comme par exemple la grosseur de grain, la présence d'impuretés inclusionnaires, la présence de micro-fissures, la présence de précipités au joint de grain.

Comme les soudures sont réalisées dans une grande variété de matériaux, il est primordial de sélectionner la méthode de préparation métallographique appropriée.


1 - Principe de l'essai métallographique

L'examen micrographique (examen avec un optique comme une binoculaire ou un microscope optique) permet de révéler la structure métallographique de l'échantillon examiné et les inclusions non métalliques.
Le réactif chimique ou électrolytique appliqué sur la surface polie de l'éprouvette révèle, par dissolution à vitesse inégale, les hétérogénéités physiques et chimiques de la surface métallique examinée.
La valeur de grossissement de la surface est supérieure à G x 100.


2 - Préparation de l'éprouvette d'examen

La coupe est réalisée, généralement dans le sens travers de la soudure, avec une meule sous eau pour éviter les échauffements. Un usinage de la surface est
nécessaire, dans le cas d'une découpe avec un lapidaire sans système de refroidissement de la pièce, pour éliminer la zone surchauffée de la découpe.
Toutes les précautions doivent être prises pour éviter une modification de la structure métallurgique du matériau à examiner.

3 - Polissage de l'éprouvette d'examen

Les règles indiquées ci-dessous doivent être considérées comme des conseils.

Le pré-polissage de la surface à examiner est réalisé avec un touret sous eau et des disques abrasifs de granulométrie d'environ P120 ? P400 ? P600. La vitesse de rotation est comprise entre 150 et 300 tours/minutes environ. L'échantillon subit une rotation à 90° à chaque changement de granulométrie pour effacer les raies précédentes de polissage . La durée de polissage est d'environ 2 minutes par granulométrie.




4 - Polissage de finition de l'éprouvette d'examen

Un polissage de finition doit être réalisé avec une granulométrie de P800 à P1200. Puis un polissage de super-finition est réalisé. Trois méthodes de polissage sont possibles :



[*]Polissage à la pâte diamantée ou suspension diamantée en aérosol
[*]Polissage à l'alumine
[*]Polissage électrolytique



4 - 1 - Polissage à la pâte de diamant ou en suspension diamantée

Le polissage est réalisé sur un disque de feutre en velours à l'aide d'une pâte ou d'une suspension diamantée répartie par un diluant spécial. Les granulométries utilisées sont comprises entre 6 µm et 1 µm. L'échantillon est lavé et nettoyé dans une cuve à ultrason à chaque changement de granulométrie.

4 - 2 - Polissage à l'alumine

Le polissage est réalisé sur un disque de feutre en velours imbibé d'une suspension d'alumine de granulométrie plus ou moins fine.

4 - 3 - Polissage électrolytique

Le polissage est réalisé par le principe de la dissolution anodique. L'échantillon qui constitue l'anode (+) est plongé dans une électrolyte avec une cathode (-). L'électrolyte peut aussi être déposée sur le tampon d'un stylet connecté au négatif et le tampon imbibé est frotté sur la surface de l'échantillon connecté au pôle positif (polissage au tampon)

5 - Les réactifs d'attaque électrolytique

5 - 1 - Solution aqueuse d'acide oxalique

Domaine d'application : Structure des aciers inoxydables
Composition : 10 g d'acide oxalique et 100 ml d'eau - cathode acier inox - tension 6 V.

5 - 2 - Solution aqueuse à 10% d'acide nitrique

Domaine d'application : Structure des aciers à haute teneur en nickel
Composition : 5 ml d'acide acétique + 100 ml solution aqueuse à 10% d'acide nitrique - cathode acier inox - tension 2 V.

5 - 3 - Solution aqueuse d'acide chromique

Domaine d'application : Structure des aciers inoxydables hypertrempés
Composition : solution aqueuse à 10% d'anhydride chromique.

5 - 4 - Solution de soude caustique 0,1 N

Domaine d'application : Mise en évidence des carbures, ferrite delta et phase sigma des aciers inoxydables triphasés
Composition : 4 g d'hydroxyde de sodium (soude caustique) dans 1 litre d'eau.

5 - 5 - Solution de soude caustique 10 N

Domaine d'application : Mise en évidence des carbures, ferrite delta et phase sigma des aciers inoxydables biphasés
Composition : 40 g d'hydroxyde de sodium (soude caustique) dans 100 ml d'eau.

6 - Attaque électrolytique de l'éprouvette d'examen

Le polissage électrolytique est une dissolution électrolytique. L'éprouvette connectée au pôle positif (anode) est immergée dans le bain d'électrolyte. La cathode ou contre électrode est connectée au pôle négatif.

7 - Attaque chimique de l'éprouvette d'examen

Voir la page de l'article : Examen macroscopique ou macrographique en cliquant sur ce lien

8 - Rinçage et séchage de l'éprouvette d'examen

L'éprouvette est rincée soigneusement après l'attaque. Elle peut passer dans une cuve ou un bac à ultrasons pour assurer un nettoyage en profondeur. L'éprouvette est ensuite séchée sous un courant d'air sec et chaud.

9 - Observation de l'éprouvette d'examen

L'examen de l'éprouvette est réalisé à l'aide d'un microscope optique fonctionnant par réflexion.

Ce microscope est équipé de :



[*]Un objectif et un oculaire pour l'observation visuelle
[*]Un projectif pour réaliser les clichés micrographiques
[*]Un dispositif d'éclairage
[*]Une surface d'observation orientable





Les différentes zones révélées par l'attaque sont observées par le spécialiste.



[*]Le métal fondu (MF) ou zone fondue (ZF)
[*]La zone de liaison (ZL)
[*]La zone affectée thermiquement (ZAT)
[*]Le métal de base (MB)



10 - Un exemple de micrographie



11 - Quelques liens Internet utiles

Comment réaliser une prise d'empreinte par réplique pour le contrôle de microstructures métallurgiques ?
Métallographie des soudures - Les différents réactifs d'attaque chimique pour macroscopie
Métallographie de soudure - L'examen macroscopique et macrographique d'un joint soudé





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Par: Dominique ADMIN

Commentaires (1)

10/07/2017 11:32:15 - Dominique ADMIN
Bonjour,

Pour information le fascicule de documentation FD CEN ISO/TR 16060 d'octobre 2015 remplace le fascicule FD CR 12361 d'octobre 1996 et les autres fascicules et normes cités dans nos différents échanges