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China | ZHNICKEL ET ALLIAGES DE NICKEL
Solutions de préparation métallographique par matériau
Ce guide vous indique par où commencer lors de la préparation et de l'analyse métallographique du nickel et des alliages de nickel. Vous y trouverez également des conseils pour obtenir les meilleurs résultats pour votre application métallographique.
Éléments à prendre en compte lors du travail sur le nickel et les alliages de nickel
Conseils pour la coupe du nickel et des alliages de nickel
Toutes les coupes doivent être effectuées à l’état humide, avec un débit important de liquide de refroidissement dirigé vers la coupe. La coupe à l’eau produit un fini de surface plus lisse qu’une coupe à sec. L’utilisation de liquide de refroidissement permet également d’éviter les dommages de surface causés par la surchauffe et les contraintes mécaniques. Il est important de réduire les dommages lors du sectionnement. Les dommages mécaniques, tels que les fractures, peuvent pénétrer profondément dans la structure et rallonger les étapes de préparation ultérieures. Il existe deux principaux types d’outils de coupe : Les outils abrasifs et les outils de précision.
Conseils pour la coupe abrasive
Les lames abrasives ont des forces d’adhérence différentes et sont recommandées en fonction de l’efficacité de leur force d’adhérence et du type d’abrasif avec différents matériaux. Le choix d’une lame incorrecte peut entraîner un taux d’usure inapproprié et éventuellement altérer la microstructure existante. Une lame abrasive est entièrement constituée d’abrasif lié par une résine. À l’usage, les lames se réduisent jusqu’à ce qu’elles ne puissent plus couper. Une nouvelle lame peut alors être placée sur l’équipement de sectionnement pour effectuer des coupes supplémentaires.
La taille de la lame abrasive influe également sur les paramètres de coupe. Les lames plus grandes et plus épaisses enlèvent plus de matière mais génèrent également plus de chaleur qu’une lame plus fine. Pour réduire la chaleur produite par les lames, les vitesses d’avance doivent être réduites.
Le nickel est un matériau résistant à l’abrasion qu’il peut être difficile de sectionner efficacement tout en minimisant les dommages sous la surface. Les lames Buehler pour superalliages sont spécialement formulées pour sectionner efficacement ces alliages tout en minimisant les déformations.
| Lame abrasive recommandée pour le nickel et les alliages de nickel | |||
|---|---|---|---|
| 254 mm (10 po) | 305 mm (12 po) | 356 mm (14 po) | 406 mm (16 po) |
| 12-4205-010 1,3 mm (0,051 po) | 10-31205-010 2 mm (0,08 po) | 10-31405-010 2,5 mm (0,10 po) | 10-31605-010 3 mm (0,125 po) |
Pointes de coupe de précision
Les lames de précision sont utilisées dans la préparation métallographique du nickel lors de la coupe d’échantillons petits ou délicats. Les lames de précision ne s’abîment pas en cours d’utilisation. Sur le bord extérieur de la lame, il y a une section où l’abrasif a été lié à un alliage métallique et, si l’on en prend soin, une lame de gaufrage peut durer plus longtemps qu’une boîte de lames abrasives. Les lames de gaufrage peuvent être utilisées avec du nickel pour des coupes plus difficiles, notamment pour réaliser une coupe précise à proximité d’un élément intéressant, ou lorsqu’il est essentiel de réduire la largeur d’une coupe (perte de trait de scie).
L’utilisation d’une lame de précision présente d’autres avantages : une charge plus faible est appliquée et, par conséquent, moins de chaleur est générée, ce qui réduit l’ampleur des dommages.
Les lames abrasives sont également conçues pour les fraises de précision. Elles peuvent être utilisées lorsque le risque de rupture des lames est élevé. Il peut s’agir d’une pièce difficile à serrer, d’une pièce susceptible de se déplacer pendant la coupe ou d’une variabilité accrue du processus (par exemple, plusieurs opérateurs).
Les lames en nitrure de bore cubique (CBN) sont un moyen efficace de sectionner des pièces en alliage de nickel à l’aide d’une scie de précision. Les lames abrasives peuvent être une alternative aux lames de gaufrage CBN. Lors de l’utilisation de lames abrasives, il convient de garder certaines choses à l’esprit. Le nettoyage du réservoir de recirculation devra être plus fréquent. Le réservoir de recirculation externe est recommandé lors de l’utilisation de l’IsoMet High Speed. Le diamètre des lames abrasives se réduit au fur et à mesure que la lame s’use pendant la coupe. Lorsqu’elle est trop petite pour être coupée, une nouvelle lame peut être mise en place sur la scie.
| Lames de précision recommandées pour le nickel et les alliages de nickel | |||
|---|---|---|---|
| 127 mm (5 po) | 178 mm (7 po) | 203 mm (8 po) | Bâton de dressage |
| 11-5265 0,15 mm (0,006 po) | 11-5267 0,3 mm (0,012 po) | 11-5268 0,9 mm (0,035 po) |
11-1190
11-2490 |
Conseils d'enrobage pour le nickel et les alliages de nickel
L’enrobage des échantillons métallographiques permet d’automatiser et de faciliter la manipulation lors des étapes suivantes de la préparation et de l’examen métallographiques. Les échantillons de forme complexe peuvent être enrobés pour créer des formes uniformes, ce qui permet d’automatiser le processus de préparation des échantillons.
L’enrobage des échantillons permet également de protéger et de préserver les arêtes et les défauts de surface lors de la préparation métallographique. La méthode d’enrobage ne doit en aucun cas modifier la microstructure de l’échantillon. La pression et la chaleur sont les sources les plus courantes d’effets néfastes. Des températures d’environ 350oF et des pressions d’environ 4200 PSI sont courantes pour l’enrobage par compression à chaud.
La géométrie et les propriétés de l’échantillon peuvent déterminer la méthode appropriée pour l’enrobage des échantillons d’aluminium. Utilisez l’enrobage par coulée lorsque les échantillons sont minces ou se déforment facilement. Ces échantillons ont tendance à être sensibles aux pressions élevées. Si les échantillons ne sont pas sensibles à la pression, l’enrobage par compression à chaud peut être un gain de temps et d’argent.
Les supports peuvent être choisis en fonction de l’analyse à effectuer sur l’échantillon. Pour créer des formes cohérentes en vue du polissage, on peut utiliser PhenoCure®. Si une gravure est nécessaire, EpoMet® ou le phtalate de diallyle sont de meilleurs choix. Si vous avez besoin de voir un échantillon entier, pensez à TransOptic. En tant que thermoplastique, TransOptic se ramollit lorsqu’il est chauffé et maintenu à des températures comprises entre 105 et 115oC pendant environ 20 minutes, ce qui permet d’enlever l’échantillon.
Pour la microscopie électronique, ProbeMet® peut être le support conducteur que vous recherchez. Si la teneur en cuivre de l’échantillon est intéressante, KonductoMet® est une alternative conductrice au ProbeMet.
Conseils pour le prépolissage et le polissage du nickel et des alliages de nickel pour toutes les méthodes
Pour les alliages Ni-Cu, Ni-Cr-Fe, Ni-Fe, l’utilisation de la méthode de préparation en cinq étapes permet d’obtenir de meilleurs états de surface.
Pour les superalliages durcis par vieillissement, au lieu des disques Apex® Hercules S, les disques Apex Hercules H devraient être utilisés pour la deuxième étape du processus en quatre étapes suggéré. Si les résultats du polissage avec la deuxième méthode ne sont pas satisfaisants, ajouter une étape de 1 micron avec un drap en forme de trident après l’étape de 3 microns.
Une étape de polissage vibratoire peut être ajoutée à la fin de la procédure de polissage si les rayures persistent. La même suspension d’oxyde utilisée dans la dernière étape mécanique est couramment utilisée pour le polissage vibratoire. Pour le nickel pur, essayez d’utiliser la suspension finale MasterPrep®. Pour les alliages de nickel, une étape de polissage vibratoire avec MaterMet® peut aider à créer une surface sans rayures.
L’utilisation du système de distribution Burst de Buehler permet de conserver les diamants et d’améliorer la cohérence.
Le taux idéal pour le système de distribution Burst varie en fonction de la taille du plateau et du drap de polissage utilisé. En règle générale, pour un plateau de 8 pouces, un réglage de 3 est un bon point de départ. Pour les plateaux de 10″ et 12″, réglez le système de distribution en rafale sur 4 et ajustez selon les besoins. Il peut être nécessaire d’expérimenter pour déterminer les réglages optimaux afin d’assurer une abrasion et un mouillage suffisants du tissu. Les distributeurs en rafale sont également capables de distribuer des prolongateurs en même temps que le diamant, si vous le souhaitez.
Les charges indiquées dans les méthodes de prépolissage et de polissage sont des recommandations pour un échantillon monté de 1,25″. Si l’on utilise la force centrale pendant la préparation, la force indiquée doit être multipliée par le nombre d’échantillons à polir. Pour des échantillons de tailles différentes, utilisez notre calculateur de conversion de charge pour déterminer la charge correcte pour votre application.
| Procédure de prépolissage et de polissage des alliages Ni, Ni-Cu et Ni-Fe | ||||
|---|---|---|---|---|
| Surface | Charges [N] | Vitesse de base [tr/min] | Rotation relative | Temps |
| CarbiMet® 240 grit | 6 [27] | 300 rpm |
|
Until Plane |
| UltraPad® avec 9um MetaDi® Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
|
5:00 |
| Trident® avec 3um MetaDi Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
|
3:00 |
| Trident avec 1um MetaDi Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
|
2:00 |
| ChemoMet® avec MasterMet® Silice colloïdale* | 6 [27] | 150 rpm |
|
2:00 |
 = Plateau  = Porte-échantillon *Plus MetaDi Fluid Extender selon les besoins
|
||||
| *Il est possible d'utiliser une solution de persulfate d'ammonium (10 g de persulfate d'ammonium pour 100 ml d'eau distillée) ou du peroxyde d'hydrogène à 30 % pour 5 parties de silice. | ||||
| Procédure de prépolissage et de polissage des superalliages à base de nickel | ||||
|---|---|---|---|---|
| Surface | Charges [N] | Vitesse de base [tr/min] | Rotation relative | Temps |
| CarbiMet® 320 grit | 6 [27] | 300 rpm |
|
Until Plane |
| Apex® Hercules H ou S avec 9um MetaDi Supreme Polycrystalline | 6 [27] | 150 rpm |
|
5:00 |
| Trident® avec 3um MetaDi Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
|
5:00 |
| ChemoMet avec MasterMet Silice colloïdale* | 6 [27] | 150 rpm |
|
2:00 |
|
= Plateau = Porte-échantillon *Plus MetaDi Fluid Extender selon les besoins
|
||||
| *Il est possible d'utiliser une solution de persulfate d'ammonium (10 g de persulfate d'ammonium pour 100 ml d'eau distillée) ou du peroxyde d'hydrogène à 30 % pour 5 parties de silice. | ||||
Conseils pour la gravure du nickel et des alliages de nickel
| Tableau 20.7 : Nickel et alliages | |
|---|---|
| Composition | Commentaires |
| 5 g FeCl3 2mℓ HCl 99mℓ éthanol | Mordant de Carapella pour les alliages de Ni et de Ni-Cu (Monel). Utiliser par immersion ou par tamponnage. |
| 40-80mℓ éthanol 40mℓ HCl 2g CuCl2 | Kalling's no. 2 (Kalling's « sans eau ») pour les alliages Ni-Cu et les superalliages. Immerger ou tamponner l'échantillon pendant quelques minutes. |
| 50mℓ eau 50mℓ HCl 10g CuSO4 | Réactif de Marble pour les alliages et superalliages de Ni, Ni-Cu et Ni-Fe. Immerger ou tamponner l'échantillon pendant 5 à 60 secondes. Révèle la structure des grains des superalliages. |
| 15mℓ HCl 10mℓ glycérol 5mℓ HNO3 | Glyceregia, pour les superalliages et les alliages Ni-Cr. Tamponner l'échantillon pendant 5 à 60 secondes. Mélanger à l'état frais. Ne pas conserver. Utiliser sous la hotte. |
| 60mℓ glycérol 50mℓ HCl 10mℓ HNO3 | Glyceregia modifié pour les superalliages. Révèle les précipités. Utiliser sous la hotte ; ne pas stocker. Ajouter HNO3 en dernier. Jeter lorsqu'il est jaune foncé. Immerger ou tamponner l'échantillon pendant 10 à 60 secondes. |
Conseils pour l'imagerie du nickel et des alliages de nickel
L’objectif de l’analyse peut varier en fonction de l’alliage et de l’application. Pour les alliages de nickel, la taille des grains et le pourcentage de phase sont des types d’analyse courants. Le logiciel OmniMet® intègre également des scripts spécialement conçus pour mesurer ces éléments conformément aux normes ASTM.
Conseils pour les essais de dureté sur le nickel et les alliages de nickel
| Matériaux de référence pour les essais de dureté | ||
|---|---|---|
| ASTM | ISO | |
| Brinell | E10 | 6506 |
| Rockwell | E18 | 6508 |
| Vickers | E92,E384 | 6507 |
| Knoop | E384 | 4545 |
| Instrumenté | E2546 | 14577 |
| Conversions | E140 | 18265 |
| ASM Handbook Volume 8 : Mechanical Testing and Evaluation (Manuel de l'ASM, volume 8 : essais mécaniques et évaluation) | Section sur les essais de dureté | |
Chez Buehler, l’équipement proposé est conçu pour effectuer au moins l’une des échelles suivantes : Brinell, Rockwell, Vickers et Knoop. Si l’on utilise une échelle mentionnée précédemment, il existe des normes pour la méthode d’essai. Les normes telles que celles énumérées dans le tableau sont de bons points de référence pour la méthode d’essai appropriée pour les échelles. Les exigences en matière d’équipement, d’échantillons, de méthodes d’essai et autres sont décrites dans ces normes et peuvent aider à déterminer la balance appropriée.
Les capacités des équipements varient en fonction des niveaux d’automatisation et de documentation. Certains appareils sont intégrés à un logiciel d’essai de dureté. Un logiciel tel que DiaMet de Buehler peut aider à tester les pièces plus efficacement, avec plus de précision et en documentant les résultats. Cela peut s’avérer particulièrement utile lorsqu’un grand nombre d’empreintes doivent être réalisées sur une pièce.
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