Le Naturaliste

Bonjour à tous,
Une question un peu en dehors des sciences naturelles :
Je m'intéresse ces temps au travail du métal, entre autre du trempage de ceux-ci.
Je possède un système Leitz Opak Metallo (cf photo) pour mon microscope Ortholux. Un seul obectif est à ma disposition (il est non marqué, je dois re-vérifier, mais de mémoire son gx doit être entre x20 et x40 …)
Est-il possible d'observer les structures cristallines (martensite) d'un acier avec ce genre de matériel ?
Si oui, comment faut-il préparer la pièce à observer (polissage miroir, attaque à l'acide, etc … ??)
Connaissez un bon site sur le net qui traite de métallographie ?
Merci de votre aide !

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re,

J'ai aussi un Reichert (métallo, biolo, inversé), mais qui dort dans ma cave faute de place pour l'installer et lui refaire son double éclairage en Led ...
Il est assez "monstrueux" mais j'espère toujours lui trouver une place et pouvoir le faire revivre un jour ou l'autre ... un inversé est aussi intéressant en biologie !

Bonsoir Christian:
No se si conoces el site: http://www.metallography.com/, es bastante elemental peró quizá alguno de sus liens puede ser interesante.
El material de que dispones es impresionante, esto debe ser otro mundo. Cuando estudiaba (hace 50 años) cursé una asignatura de Metalografia, pero aquello era de la "edad del hierro" y no me acuerdo de nada.
Animo, para poner en marcha esta locomotora!.

Pas si tu connais le site : http: // http://www.metallography.com/, est assez élémentaire mais ce peut-être intéressant aucun de ses liens .
Le matériel dont tu disposes est impressionnant, ce doit être un autre monde. Quand j'étudiais (il y a 50 ans) j'ai suivi un cours de Métallographie, mais cela était du "âge de fer" et je ne me souviens de rien.
Anime, pour mettre en place cette locomotive!.

Bonjour Christian,
C'est mon métier la métallographie donc je peux répondre à toutes tes questions.
Pour la martensite, la structure est formé d'aiguilles ou de lattes très fines visibles en microscopie électronique. On devine des choses en microscopie optique à x1000 si la structure est grossière. De toute façon pour observer une microstructure il faut faire une attaque acide pour révéler celle-ci. le réactif courant pour les aciers est le "nital" mélange d'alcool avec 3% d'acide nitrique.

Suite après relecture de tes questions.
Il faut effectivement faire un poli miroir en général on commence à polir avec des papiers SiC de granulométrie de plus en plus faible et ensuite on passe avec une pâte diamentée 9µm puis 3µm. Par contre tu peux observer un morceau de ferraille ordinaire et là tu verras des structures intéressantes en optique.
Terminologie : on parle de trempe d'un acier et non trempage

Bonsoir Christian,

Je possède un système Leitz Opak Metallo (cf photo) pour mon microscope Ortholux. Un seul obectif est à ma disposition (il est non marqué, je dois re-vérifier, mais de mémoire son gx doit être entre x20 et x40 …)
Est-il possible d'observer les structures cristallines (martensite) d'un acier avec ce genre de matériel ?
Si oui, comment faut-il préparer la pièce à observer (polissage miroir, attaque à l'acide, etc … ??)

J'ai fait ce genre de chose en travaux pratiques il y a une quarantaine d'année et mes souvenirs sont malheureusement imprécis car la chimie comme la métallurgie ne m'ont jamais beaucoup passionné. Le sujet me parait cependant intéressant pour le microscopiste amateur car il devrait pouvoir se procurer les produits nécessaires sans trop de difficultés. Je peux t'apporter quelques éléments de réponse après avoir consulter quelques ouvrages (*). D'autres forumeurs devraient pouvoir préciser ce qui suit. (Ils ont d'ailleurs commencé à le faire pendant que je rédigeais mon message !)

1. Les grossissements utilisés en métallographie vont de 50x à 800x. Mais la grosseur des grains et la nature des cristaux (ferrite, perlite, cémentite, martensite, etc.) sont deux choses différentes. Des grossissements de 100x à 300x semblent corrects pour examiner des structures martensitiques.

2. La qualité du polissage est fonction du grossissement à utiliser, le polis "miroir" n'étant évidemment utile qu'aux plus forts grossissements. La surface à examinée étant dressée, il faut d'abord faire un pré-polissage avec des abrasifs allant successivement d'une granulométrie de 120 à 600. Prendre bien soin de croiser les traits pour un meilleur fini. (Je ne sais pas si les papiers à l'eau de carrossiers donneraient ici de meilleurs résultats.) Le polissage peut être ensuite effectué à l'eau avec un tissu de coton imprégné d'alumine. Un tour d'opticien ou de pétrographie serait ici bien utile sans être indispensable. Ceux qui ont les moyens peuvent utiliser de la poudre de diamant. Un ouvrage récent de l'AFNOR recommande presque systématiquement un polissage électrolytique au final, mais les industriels s'en sont passé pendant longtemps !

3. L'attaque chimique se fait ensuite pour les aciers avec de l'acide chlorhydrique éventuellement combiné avec des chlorures de cuivre, de magnésium, etc. en fonction de ce que l'on veut faire apparaitre. On utilise de la soude et ses dérivés avec les alliages d'aluminium. L'AFNOR préconise également des attaques électrolytiques avec le même appareillage que le polissage électrolytique mais avec des bains et des tension-intensité différents. Les techniques sont ici très nombreuses, comme les colorations en microscopie !

(*) Quelques saines lectures à ce sujet :
Le microscope, emploi et applications de Séguy, items 1658 à 1672 ;
Précis de métallurgie, collection de l'AFNOR chez Nathan, coût : 30 euros environ.

Nota : J'ai quelques objectifs épiscopiques Reichert semblables aux tiens et comportant chacun une lentille annulaire faisant office de condensateur pour l'éclairage de la préparation. Le 5,5x m'a beaucoup servi dans le passé comme objectif faible pour des préparations éclairées classiquement par transparence. Il avait été calculé pour une longueur de tube de 190mm mais il donnait de très bons résultats avec un tube de 160mm.
J'ai en projet de les utiliser sur un microscope classique, avec une bague-allonge dans laquelle seront disposées en couronne des diodes LED de diamètre 3mm pour l'éclairage épiscopique. On peut même faire de l'éclairage oblique en allumant différemment les LED d'un coté par rapport à l'autre... Mais je ne suis pas sûr d'obtenir un bon résultat car la lentille annulaire autour de l'objectif est calculée pour un éclairage à partir de rayons parallèles et non pour des rayons divergents tels que ceux issus des LEDs. Les images risquent d'être "brumeuses" selon l'expression de Maraussan.

J'espère avoir pu t'apporter quelques éclaircissements. Bonne continuation !

Merci beaucoup à vous pour toutes ces réponses ! Patrice je ne savais pas que c'est ton domaine professionnel, quelle chance !
Merci aussi pour les liens et les pages du Séguy que j'avais un peu "zappées" jusqu'à ce jour (on y trouve réellement tout l'indispensable en microscopie )

Je ne pensais pas m'intéresser à cette discipline, assez éloignée de mon métier du bois et des observations naturalistes. Mais depuis l'achat de mon petit tour chinois il y a quelques années, le travail du métal me passionne de plus en plus. En ce moment je finis de construire une forge / four de fusion et vais débuter un petit four de trempe (pas de "trempage", merci pour la correction Patrice ! )
Les aciers travaillés seront surtout des aciers carbone courants (aciers pour la fabrication d'outils coupants) dans un premier temps, mais pourquoi pas d'autres par la suite si tout se passe bien.

C'est surtout les traitements thermiques des aciers qui m'ont amené à me poser la question : "Est-ce que la métallographie est accessible à un amateur". Vos commentaires sont plus ou moins rassurants (par exemple martensite = minimum x1000 ), et les grosses difficultés doivent être les préparations et surtout l'interprétation des résultats j'imagine …
La majorité des artisans se passe de microscope mais du moment qu'on en possède un, autant en profiter si c'est possible, déjà rien que par curiosité de ces phénomènes, n'est-ce pas ?

Pour la préparation des échantillons, je possède une petite fraiseuse et je me demandais s'il n'était pas possible de bricoler / adapter des disques à polir directement sur celle-ci ? Ou sur mon tour ? (en immobilisant la coupe dans un petit bloque de résine)
Du côté des pâtes à polir diamantées, il y a déjà un certain temps j'avais repéré un petit kit (3-5-10-15) microns pas trop cher, ici > http://www.conrad.fr/pate_diamantee_4_g ... 648189_FAS Pensez vous que c'est suffisant et de bonne qualité ? A cette taille, un seul grain trop gros et c'est le désastre non ?
Bon, comme ce n'est pas du polissage d'optique c'est pas trop grave de reprendre, mais si on a passé plusieurs heures à réaliser une coupe cela doit quand même être très rageant !
Pour l'acide nitrique , j'en ai un peu, il est peut être un peu vieux tout de même ... Autrement j'ai du perchlorure de fer (pour gravure), est-ce aussi utilisé ? (en tout cas ça attaque bien l'acier !)

Gérard et Ferran,
Comme le dit Ferran, ce Reichert est une vraie "locomotive"
Il est monté sur un rail qui doit bien peser à lui tout seul 20 kilos … et son encombrement est conséquent. Mais c'est un appareil de qualité qui mérite de lui trouver une bonne place (le plus difficile).
Il faudra que je prenne le temps une fois de vous le présenter plus en détails (avec ses objectifs) et que vous me donniez vos avis.
Mais dans un premier temps, je préfèrerais si possible utiliser mon Ortholux déjà installé, muni de son système Opak ...

Bonjour Christian,

Je me posais globalement les mêmes questions, après avoir tenté quelques "lames" de roche à main levée plus ou moins convaincantes dont de petites préparations (de l'ordre du demi centimètre) de roches alluvionnaires récoltées à la bâtée (minerais, fragments de métal, météorites...) que je souhaitais identifier.

Je possède également en Leitz un Ultropak (tourelle quasi-identique a mon "metallux" gris vendu à regrets cet été) et surtout, des Epiplan HD chez Zeiss (qui me semblent plus adaptés que la tourelle Leitz, faite à l'inverse de l'Opak pour des objectifs au filetage RMS standards). Le souci, au delà du polissage, lorsque l'on travaille à la main, est d'obtenir une surface parfaitement plane. Avec les Epiplan HD (particulièrement le 80x), le moindre écart rend l'observation quasi-impossible du fait de la profondeur de champ extrêmement faible.

Il faut, paraît-il - pour les roches en tout cas - il faut travailler avec des abrasifs en poudre avec de l'eau sur une plaque en verre. Je n'ai pas encore essayé.


Quoi qu'il en soit, tiens-nous au courant !

Salut Florent,

Oui l'Opak est en filetage RMS contrairement au système Ultropak.
En revanche, je ne sais pas qu'elles sont les objectifs totalement compatibles avec l'Opak ? (tube 223 / infini)
Il faudrait que j'essaie d'y monter un des objectifs épi du Reichert : Si c'est possible cela me donnerait beaucoup plus de choix en grossissements !

Pour le polissage, cela doit être en effet assez galère de rester bien plat !
Mon idée du tour mécanique ne doit pas être la meilleur car le disque de polissage serait vertical et les pâtes liquides s'écouleront trop vite …
J'imagine que l'idéal serait un plateau horizontal, comme les tours d'opticien ?
Je vais y réfléchir car à côté de la métallographie, les coupes de minéraux, fossiles, etc, doivent être bien sympa !

Bonjour,
Les tourets de polissage sont évidemment horizontaux. Pour les problèmes de rond sur les bords, les échantillons de petites dimensions sont enrobés dans une résine polymérisable à froid ou à chaud.
Par rapport à la microscopie, le contrôle systématique lorsque l'on fait un traitement thermique quelconque (trempe, recuit, revenu) est une mesure de dureté. On va regarder la résistante à la pénétration d'un objet (bille, cône, pyramide...). On parlera de dureté HB, HRC, HV ...cette valeur est un facteur qui renseigne sur la qualité du traitement. Exemple sur un acier à 0,4% de C si je fais une trempe je dois avoir une dureté minimale de 665 HV ou 59 HRC. Si je n'obtiens pas cette valeur, cela veut dire que j'ai trempé trop lentement mon morceau de métal dans l'eau ou que la composition n'est pas celle que j'ai prévu etc. L'outil indispensable de celui qui fait des traitements est la machine de dureté. Et la micro dans tout cela ? La micro va permettre de comprendre pourquoi éventuellement je n'ai pas obtenu ce résultat mais l'interprétaion ne sera pas simple, surtout pour les structures de trempe. Le forgeron qui n'a pas ce genre machine fera un test à la lime pour tester l'équivalent de la dureté. mais c'est une méthode qui est complètement empirique. Et j'ai vu des ruptures de ressort de laguiole suite à un mauvais traitement de l'acier utilisé non contrôlé au cours de la fabrication.
Voilà si tu as des questions Christian ou d'autres, n'hésitez pas