{ "title": "Métallographie des pièces en métal pulvérulent", "kind": "reference", "company": "Struers", "category": "Lapping, honing & superfinishing", "parameters": { "Language": "Français" }, "language": "fr", "source_url": "https://www.struers.com/fr/knowledge/materials/powder-metallurgy", "content_html": "

Préparation métallographique de pièces en métal pulvérulent

Le principal défi lors de la préparation de pièces en métal pulvérulent pour une analyse métallographique est de révéler la véritable porosité du matériau après le prépolissage et le polissage. Apprenez comment préparer des pièces en métal pulvérulent pour une analyse rapide avec des résultats reproductibles.

Télécharger la note d’application complète

\"\"

Les principales caractéristiques des pièces en métal pulvérulent

Le métal pulvérulent est un moyen relativement courant de produire des pièces, notamment dans l'industrie automobile, car elle permet de produire en grande quantité des pièces de petite taille et de forme complexe avec des structures homogènes. Pour les métaux pulvérulents, des mélanges de poudres métalliques (et parfois non métalliques) sont compactés puis frittés. Le processus de fabrication est coûteux, mais les pièces finies présentent des avantages spécifiques par rapport aux pièces forgées ou moulées.

Avec les métaux pulvérulents, il est possible :

\n\n

\"Powder
Fig. 1 : Acier inoxydable expérimental en métal pulvérulent, avec attaque colorante

\n

Les applications courantes des métaux pulvérulents comprennent :

\n

La métallographie des pièces en métal pulvérulent

La densité d'un composant compacté et fritté affecte sa résistance, sa ductilité et sa dureté. Par conséquent, la métallographie des pièces en métal pulvérulent comprend généralement la vérification de la porosité spécifique.

Dans le contrôle des processus, la métallographie des pièces en métal pulvérulent est utilisée pour vérifier la porosité, les inclusions non métalliques et la contamination croisée. La métallographie des pièces en en métal pulvérulent joue également un rôle important lors du développement de nouveaux produits ou de l'amélioration des processus de fabrication.
\"Powder
Fig. 2 : Acier en métal pulvérulent avec 0,5 % de C, allié par diffusion avec Ni, Cu et Mo. Attaque au picral, montrant des zones de perlite fine entourées de ferrite, de martensite, de bainite et d'austénite riche en Ni.#

\n

\"Powder
Fig. 3 : Acier en métal pulvérulent avec 0,8 % de C, pré-allié par diffusion avec 1.5 % de Mo. Attaque au Nital, montrant une bainite dense

La production de pièces en métal pulvérulent

De nombreux métaux différents sont utilisés pour créer des composants en métal pulvérulent, notamment des poudres de fer, de cuivre et d'acier.

\n

Procédé de fabrication de poudres de fer et d'acier

\n

 \"Powder
Production de poudre
Il existe deux méthodes courantes de production de poudre : la méthode chimique et la méthode par atomisation.

\n\n

Une fois produit, le métal pulvérulent est mélangé. À ce stade, d'autres éléments peuvent être ajoutés, notamment des lubrifiants, du carbone et/ou des éléments d'alliage.

Compactage de la poudre dans une matrice en carbure
Afin de produire des composants, les poudres mélangées sont compactées sous haute pression dans une matrice en carbure. À ce stade, la pièce a la forme du composant fini, mais n'a pas la résistance requise. Ces composants sont connus sous le nom de pièces « vertes ».

Frittage du composant
Pour développer les propriétés mécaniques et physiques nécessaires, le composant est fritté à haute température dans une atmosphère protectrice. La liaison se produit par diffusion entre les particules adjacentes.

Traitements finaux
Selon l'application, certaines pièces peuvent subir des traitements supplémentaires, notamment la compression isostatique à chaud, l'imprégnation à l'huile, le durcissement de la surface ou le placage.\"Powder
Fig. 4 : Poudre de fer spongieux, SEM

Défis lors de la préparation des pièces en métal pulvérulent

Le principal défi lors de la préparation de pièces en métal pulvérulent pour une analyse métallographique est de révéler la véritable porosité du matériau après le prépolissage et le polissage. Cela peut s'avérer particulièrement difficile avec des matériaux mous, ou des matériaux dans lesquels des matériaux mous et durs sont mélangés.

\n\n

Surmonter les défis lors de la préparation des pièces en métal pulvérulent

\n

Les autres sections de cette page décrivent brièvement comment surmonter ces difficultés. Les procédures ont été utilisées avec succès dans des applications pratiques de laboratoire et ont prouvé qu'elles donnaient des résultats reproductibles.

Pour une description plus détaillée des procédures décrites ici, téléchargez la note d’application complète.

\n

\"Powder
Fig. 5 : Même spécimen que la figure 1 après 8 minutes de polissage au diamant (3 μm)

\n

Fig. 6 :
\"Powder
Porosité d'un échantillon d'acier en métal pulvérulent après 4 minutes de polissage au diamant (3 μm).

Recommandations pour la découpe de pièces en métal pulvérulent

Les pièces en métal pulvérulent peuvent être fabriquées à partir d'une série de matériaux, notamment des poudres de fer, de cuivre et d'acier. Le choix approprié du disque de tronçonnage dépend du type de matériau.

\n\n

\"Powder
Fig. 7 : Carbure de tungstène fritté (WC/Co), attaqué avec le réactif de Murakami 1500x

\n

Recommandations pour le montage des pièces en métal pulvérulent

\n

Pour assurer une bonne adhérence entre la résine d'enrobage et le matériau, dégraissez soigneusement l'échantillon avec de l'acétone ou du toluène avant l'enrobage.

Comme pour la découpe, la meilleure méthode d'enrobage dépend du matériau avec lequel vous travaillez.

\n\n

\"Powder
Fig. 8 : Répartition des carbures dans un acier conventionnel

\"Powder
Fig. 9 : Distribution du carbure dans l'acier produit par métallurgie des poudres

\n

Pour en savoir plus

\n

Recommandations pour le prépolissage et le polissage des pièces en métal pulvérulent

Comme principe de base, pour le prépolissage, le prépolissage fin et le polissage des métaux pulvérulents, il convient d'utiliser les mêmes procédures que pour les spécimens en lingot du même matériau.

PréPolissage plan

\n\n

Prépolissage fin

\n\n

Polissage diamanté
Lors du prépolissage métallographique, le métal est poussé dans les pores. Si les étapes suivantes du polissage ne sont pas effectuées correctement, des « recouvrements » métalliques résiduels resteront au-dessus des pores (en particulier dans les matériaux mous). S'ils ne sont pas enlevés, ces recouvrements feront obstacle à une bonne observation.

C'est pourquoi le prépolissage fin doit être suivi d'un polissage diamanté complet. Il est important que l'étape de polissage au diamant soit effectuée suffisamment longtemps pour révéler la véritable porosité du matériau (voir ci-dessous les figures 10-13).

Méthode de préparation du bronze en métal pulvérulent

\"Powder

\n

Tableau 1 : Méthode de préparation de 6 échantillons de bronze P/M, enrobés, de 30 mm de diamètre, à l'aide de la méthode semi-automatiqueTegramin, 300 mm dia.

Comme alternative auDiaPro une suspension de diamant polycristallin P, 9 μm, 3 μm et 1 μm peut être utilisée avec un lubrifiant rouge, vert ou bleu.

\n

Méthode de préparation de l'acier en métal pulvérulent

\n

\"Powder
Tableau 2 : Méthode de préparation de 6 échantillons d'acier, enrobés, de 30 mm de diamètre, à l'aide de la méthode semi-automatique Tegramin, 300 mm dia.

Comme alternative au DiaPro, une suspension de diamant polycristallin P de 9 μm, 3 μm et 1 μm peut être utilisée avec un lubrifiant vert ou bleu.
*Il est également possible d'utiliser le MD-Dac/DiaPro Dac 3.

\n

Procédé de préparation de carbures frittés

\n

\"Powder
Tableau 3 : Méthode de préparation de 6 échantillons de carbures frittés, enrobés, 30 mm de diamètre, en utilisant la polisseuse Tegramin semi-automatique, 300 mm de diamètre.

Comme alternative au DiaPro, une suspension de diamant polycristallin P, 9 μm, 3 μm peut être utilisée avec un lubrifiant rouge, vert ou bleu.
*Etape optionnelle.

\"Powder
Fig. 10 : Surface d'un acier en métal pulvérulent après un prépolissage fin sur MD-Allegro

\"Powder
Fig. 11: Même échantillon que dans la Fig. 10 montrant un polissage insuffisant sur une surface d'acier en métal pulvurélent

\"Powder
Fig. 12: Même échantillon que dans la fig. 11 après un polissage plus long montrant une porosité correcte.

\"Powder
Fig. 13: Grossissement de la surface de la figure. 11, montrant les « recouvrements » métalliques sur les pores.

\n

Nettoyage et séchage des pièces en métal pulvérulent

\n

Après le polissage, les échantillons de métal pulvérulent doivent être nettoyés avec un mélange d'eau et de détergent pour éliminer les restes de la suspension de polissage et du lubrifiant. L'échantillon doit ensuite être rincé à l'eau, avant d'être soigneusement rincé à l'isopropanol.

\n

\"Powder
Fig. 14 : Les taches d'eau dues au nettoyage peuvent entraîner une mauvaise interprétation de la structure.

En savoir plus

\n

Recommandations pour l'attaque de pièces en métal pulvérulent

Lors de l'analyse d'échantillons de métal pulvérulent, il est important de connaître la densité théorique afin de la comparer à la porosité.

Nous recommandons d'examiner d'abord l'échantillon non attaqué pour vérifier la densité, la forme et la taille des pores, l'oxydation et les inclusions, les cols de frittage et le graphite libre (voir les figures 15 et 16). L'échantillon doit ensuite être attaqué immédiatement pour éviter les traces de séchage.

La procédure d'attaque recommandée pour les échantillons en métal pulvérulent :

\n\n

\"Powder
Fig. 15 : Bronze en métal pulvérulent, non attaqué, contenant du graphite (gris), et de l'eutectoïde α-δ (bleu) 500x

\"Powder
Fig. 16: Identique à la fig.15, attaqué avec du chlorure de fer-III, montrant la structure du grain du bronze 500x

\"Powder
Fig. 17: Un échantillon qui n'a pas été attaqué suffisamment longtemps - il est difficile de distinguer les différentes phases.

Solutions d’attaque

Les solutions d'attaque chimique courantes pour le métal ou les alliages pertinents peuvent être utilisées. Respectez toujours les précautions de sécurité standard lorsque vous travaillez avec des produits chimiques.

\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Réactifs d'attaque pour métaux pulvérulents de cuivre et alliages de cuivre pulvérulent
100 ml d'eau
20 ml d’acide chlorhydrique
5 g de chlorure de fer-III

Attaque pendant 30 secondes à 5 minutes
Rincer abondamment à l'eau puis à l'isopropanol
100 ml d'eau
10 g persulfate d'ammonium (utiliser uniquement du frais)		Rincer à l'eau puis à l'isopropanol
Réactifs d'attaque pour les métaux pulvérulents d'acier
1-3% de Nital pour les alliages fer-carbone, les alliages fer-carbone-cuivre et les pré-alliages fer-molybdène :



Attaque pendant 10-60 secondes selon la teneur en carbone Rincer avec de l'isopropanol
Réactifs d'attaque pour les métaux pulvérulents d'acier inoxydable

45 ml de glycérol
15 ml d'acide nitrique
30 ml d'acide chlorhydrique


Attaque pendant 30 secondes à 5 minutes
Rincer abondamment à l'eau puis à l'isopropanol
Réactifs d'attaque pour métaux en poudre de carbure de tungstène

100 ml d'eau
10 g de potassium ou hydroxyde de sodium
10 g de ferricyanure de potassium


Attaque par immersion ou par écouvillon
Rincer abondamment à l'eau puis à l'isopropanol
\n

\"Powder
Fig. 18 : Attaque trop longue

\"Powder
Fig.19: Réactif d'attaque approprié

Téléchargez la note d’application incluant les méthodes de préparation

Résumé

Le métal pulvérulent est utilisé pour produire des composants à partir de métaux qui, normalement, ne s'allient pas facilement. Les matériaux courants sont les poudres de fer, de cuivre et d'acier.

La densité d'un composant en métal pulvérulent affecte sa résistance, sa ductilité et sa dureté. Le contrôle métallographique de la porosité fait donc partie intégrante du contrôle de la qualité.

Lors du prépolissage métallographique et du prépolissage fin, le métal peut être poussé dans les pores, laissant des « recouvrements » métalliques résiduels qui obstruent l'évaluation. Il est donc essentiel de procéder à un prépolissage et à un polissage minutieux avec des diamants pour garantir une représentation fidèle de la structure du matériau.
\"Powder
Fig. 20 : Acier en métal pulvérulent avec infiltration de cuivre

\n

Apprenez-en davantage sur d’autres matériaux

\n

En savoir plus sur la matériallographie d'autres métaux et matériaux. Consultez notrepage sur les matériaux 

\n

\"Holger

\n

Toutes les images sont de Birgitte Nielsen, spécialiste applications, Danemark.
Pour des informations spécifiques sur la préparation métallographique des pièces en métal pulvérulent, contactez nos spécialistes applications.

Métallographie des pièces en métal pulvérulent | Struers.com

Obtenez un guide complet de la préparation métallographique des pièces en métal pulvérulent, y compris des directives spécifiques pour le prépolissage fin, le polissage au diamant et l'attaque des poudres de fer, de cuivre et d'acier. L'expertise et le savoir-faire de Struers délivrés par les plus grands experts en matérialographie.

", "summary": "Obtenez un guide complet de la préparation métallographique des pièces en métal pulvérulent, y compris des directives spécifiques pour le prépolissage fin, le polissage au diamant et l'attaque des poudres de fer, de cuivre et d'acier. L'expertise et le savoir-faire de Struers délivrés par les plus grands experts en matérialographie.", "sections": [], "updated_at": "2026-10-17" }