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MÉTALLOGRAPHIE Essais physiques

Applications

Dilatométrie

Certains éléments métalliques – principalement des éléments de transition – présentent plusieurs variétés allotropiques qui ne sont stables que dans certains domaines de température ; la transformation d'une variété en une autre s'accompagne d'une variation plus ou moins notable de volume spécifique, donc d'une anomalie dimensionnelle linéaire aisément observable par dilatométrie. Un exemple classique est celui du fer qui présente trois variétés allotropiques. Si l'on ajoute au fer des solutés de type alphagène, le diagramme d'équilibre correspondant présente une boucle caractéristique ; le franchissement des limites du domaine γ peut également être observé par dilatométrie. Par contre, il est beaucoup plus difficile de mettre en évidence par cette méthode l'existence de la courbe limite de solubilité d'une solution solide primaire, si l'on coupe une telle courbe à basse température.

Par ailleurs, un des éléments caractéristiques des diagrammes d'équilibre est l'existence de paliers invariants (en particulier eutectoïdes) : ces paliers sont très facilement mis en évidence, comme le montre la courbe de dilatation d'un acier à 0,88 p. 100 de carbone : anomalie de contraction à la chauffe pour une température de 735 0C.

Lorsqu'on s'écarte des conditions d'équilibre, on peut observer avec un retard plus ou moins notable les évolutions structurales de phases instables ; la dilatométrie de trempe permet de situer les différentes étapes de telles transformations : la figure d en donne un exemple dans le cas d'un acier au chromemolybdène refroidi à une vitesse de 4 0C ( min-1 ; la courbe 1 de la figure d traduit l'évolution de l'austénite métastable, d'abord en perlite (ab), puis en bainite (cd).

Par ailleurs, un refroidissement plus énergique (trempe à l'eau glacée) transforme l'austénite des aciers suffisamment carbonés en martensite (courbe 2) ; la martensite est susceptible de se transformer par revenu. Cette évolution est complexe, et les divers stades qu'elle comporte se recouvrent le plus souvent ; la figure e représente schématiquement les trois stades principaux : stade I (relaxation des contraintes de trempe et formation du carbure ε), stade II (transformation de l'austénite résiduelle en ferrite plus carbures), stade III (formation de carbure χ, puis de cémentite Fe3C).

Ces exemples ne sont pas limitatifs, et l'on peut également tirer d'utiles renseignements de courbes dilatométriques anisothermes ou isothermes pour étudier le vieillissement d'alliages, le frittage d'agglomérés de poudres métalliques ou céramiques, etc.

Résistivité

Les mesures de résistivité peuvent aussi être utilisées avec fruit pour déterminer les limites des domaines d'existence des phases dans les diagrammes d'équilibre. En effet, la résistivité varie de façon non linéaire avec la concentration dans les domaines monophasés, et de façon linéaire dans des domaines biphasés : la figure a illustre cette propriété et montre qu'en portant à une même température T0 divers alliages, élaborés à partir du même solvant A et de diverses concentrations en soluté B, puis en mesurant les variations de résistivité à cette température on déterminera successivement les points tels que a,b,c...

D'autre part, les transformations structurales peuvent également être étudiées par mesures de résistivité. La figure b, relative à un ferro-nickel à 30 p. 100 Ni illustre l'hystérèse importante qui accompagne la transformation austénite ⇌  martensite.

De même, les phénomènes de vieillissement, au cours desquels se développe la précipitation de composés définis intermétalliques, donnent lieu à des variations aisément mesurables de la résistivité[...]

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Écrit par

  • : professeur à l'université Paris-Sud, Orsay, directeur du laboratoire de structure des matériaux métalliques, Orsay

Classification

Pour citer cet article

Georges CIZERON. MÉTALLOGRAPHIE - Essais physiques [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Mesures thermomagnétiques - crédits : Encyclopædia Universalis France

Mesures thermomagnétiques

Analyse thermique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Analyse thermique

Mesures de résistivité - crédits : Encyclopædia Universalis France

Mesures de résistivité

Autres références

  • ACIER - Technologie

    • Écrit par , , et
    • 14 176 mots
    • 10 médias
    ...cémentite. Mais la superposition de ces deux constituants peut prendre des formes très différentes selon les conditions dans lesquelles ils ont pris naissance. Les structures de l'acier peuvent ainsi être extrêmement variées ; elles sont aisément mises en évidence par les techniques de la métallographie....
  • ARTISANAT DU BRONZE (Gaule préromaine)

    • Écrit par
    • 2 454 mots
    • 1 média
    Pour élucider le mystère de la fabrication des torques torsadés, une étude métallographique a été menée au Laboratoire de recherche des musées de France sur une sélection d'objets provenant de la vallée de l'Aisne . La métallographie est la seule méthode fiable pour déterminer si un alliage est brut...
  • CHARPY GEORGES (1865-1945)

    • Écrit par
    • 187 mots

    Après ses études à l'École polytechnique, Charpy y reste comme préparateur, et passe en 1889 une thèse de chimie sur l'étude des solutions salines.

    C'est au laboratoire central de la Marine, où il entre en 1892 comme ingénieur, qu'il commence à étudier les problèmes métallographiques....

  • CORROSION

    • Écrit par et
    • 5 142 mots
    • 3 médias
    Elles font appel à des techniques très variées. L'examen visuel ou micrographique permet bien souvent de déceler le début du phénomène de corrosion, par exemple l'apparition de piqûres, ou de mettre en évidence sa morphologie.
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