Brevet FR2547923A3 — publié le 19841228

FR 2547923 A3 19841228 FR 8310337 A 19830622 PRECEDE ET DISPOSITIF DE DETERNINATION DE LA PROPRETE lihCROINCLUSI[J\N'AIRE D'UN ttETAL, 'UTAIItIENT D' UN ACIER !'invention concerne la determination de a propreté macroinclusionnaire d'un métal, et notamment d'un acier. On définit par propreté macroinclusionnaire la quantité d'inclusions globulaires supérieures à 50 rem observées sur une section d'acier donnée. Il s'agit en général d'inclusions de silico-aluminates de manganèse, ou des inclusions de silice, provenant soit de la désoxydation du Si-Mn utilisée pour les aciers courants, soit de la réoxydation de l'acier en cours de coulée. De toute façon la présence de ces macroinclusions (c'est-à-dire supérieure à 50 um) en trop grande quantité est néfaste à la qualité de l'acier. Un contrôle de la propreté inclusionnaire est donc nécessaire pour tester les modalités de désoxydation (métallurgie en poche), les techniques de protection contre la réoxydation, ou les techniques de décantation des inclusions (brassage électromagnétique en particulier). Ce contrôle èst effectué sur sections d'acier brutes de coulée: les macroinclusions sont donc a priori sphériques, et leur étude peut donc se faire sur des sections en long ou en travers de brames, blooms, billettes, etc. Actuellement, la détermination se fait à la loupe binoculaire (grossissement de 50) sur des surfaces polies par un polissage relativement grossier. Un opérateur parcourt entièrement la surface à l'aide de la loupe binoculaire et note la taille et le nombre d'inclusions rencontrées. Cette opération est longue et fastidieuse. On est ainsi limité dans le nombre d'échantillons à observer. Or dans de nombreux cas d'études pour effectuer des comparaisons statistiquement valables il est nécessaire d'observer un grand nombre d'échantillons. Une autre méthode est la dissolution électrochimique de l'acier. Cette méthode très au point pour la récupération des précipités dans l'acier présente des difficultés pour la récupération des inclusions silicatées : d'une part ces inclusions sont souvent détruites ; d'autre part, le silicium de l'acier est oxydé et précipité sous forme de silice colloldale dans les résidus de dissolution. Le but de l'invention est de permettre un comptage automatique en nombre et en taille, des inclusions sur des pièces de grande dimension sans polissage poussE, et de parvenir ainsi à une dtermînaticn commode et rapide de la propreté. Ce but est atteint selon l'invention par un procéda selon lequel on parcourt la surface polie au moyen d'une tôte de lecture fine électroconductrice reliée à un circuit électrique bouclé sur la masse de la pièce à analyser, et on prend en compte les modifications d'un signal électrique dues à la différence de résistivité électrique entre le métal et les inclusions pour déterminer la présence d'inclusions sous la tette de lecture. En effet, des mesures de résistivité effectuées dans le cadre de l'invention donnent un rapport de résistivité entre l'acier de la matrice et les inclusions de différentes natures d'au moins 1C4. A titre d'exemple, la résistance entre deux points de la matrice métallique peut être de l'ordre de 0,2 , tandis qu'elle s'échelonne entre G,025 Mn et 1,12 FiQ pour différentes mesures effectuées entre un point de la matrice et un point d'une inclusion. Cette grande différence permet donc de fixer un seuil discriminant permettant de juger s'il y a ou non inclusion. Avantageusement, on parcourt la surface en lignes parallèles successives. De préférence, on transforme le signal électrique observé en valeurs binaires en fixant un seuil de grandeur du signal correspondant à la présence d'une inclusion. Avantageusement, les valeurs binaires sont enregistrées de façon discrète, de manière à former un tableau de valeurs binaires. Pour une meilleure justesse de la méthode selon l'invention, la présence d'une inclusion est décidée de préférence quand on a un groupe d'au moins quatre valeurs binaires correspondant au dépassement du seuil. Pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, il est propos un dispositif caractérisé par un circuit électrique comportant une borne fixe susceptible d'être connectee à la masse de la pièce à analyser, une borne mobile constituée par une tête de lecture fine susceptible de parcourir une surface polie de ladite pièce, et des moyens d'enregistrement et de traitement d'un signal électrique en relation avec le dépassement de la borne mobile. Avantageusement, la tête de lecture est une aiguille dont la pointe est plus petite que le pas de lecture choisi. !'invention sera mieux comprise grâce à la description suivante d'un mode préféré de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'un dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 montre deux graphiques superposés représentant, pour l'un, la tension du circuit électrique en fonction du déplacement de la tête de lecture le long d'une droite de la surface de la pièce testée, et pour l'autre, le plan de la surface de la pièce testée avec l'indication, en chaoue ooint d'un réseau ouadrillrnt cette surfare, dP la présence ou de l'absence d'une inclusion. La figure 1 montre la pièce d'acier I fixe et de grande dimension, à la masse de laquelle on a connecté la borne négative fixe d'un circuit électrique 2 qui comprend une alimentation 3, différents éléments résistifs 4, des éléments de contrôle ou de mesure 5 ainsi qu'une unité de traitement 6 dont le rôle sera détaillé plus loin. La borne positive mobile du circuit 2 est constituée par une tête de lecture conductrice fine, telle qu'une aiguille 7, s > appliquant sur la surface polie 8 à analyser de la pièce et susceptible de la parcourir selon un programme déterminé grâce à des moyens moteurs (non représentés) mobiles dans deux directions transversales de la surface 8, et grés par l'unité de traitement 6. On voit donc que la pièce 1 ferme le circuit 2 en permanence, mais la résistance entre les bornes varie selon la présence sous l'aiguille 7 d'une zone de plus ou moins grande résistivité, la résistivité de l'acier étant moindre que celle d'une inclusion 9 ou d'une porosité 10, comblée ou non par une résine. A noter que le polissage est un polissage qrossier, par exemple le polissage x 4CO d'une polisseuse "Grinding Master". Le profil de la tension (signal électrique choisi dans cet exemple de réalisation) est donne, figure 2 en bas, en fonction du déplacement de l'aiguille 7 le long d'une direction X de la surface 8. Le signal continu et analogique en volts est enregistré de façon discontinue (par pas) et binaires. Le pas est choisi en fonction de la résolution- d4sirée. Selon un exemple de réalisation, le pas est de 5C vm et on balaye un carré de 256 pas de côté, soit 1,28 cm de côté. La transformation des données analogiques en données binaires se fait par l'imposition d'un seuil S, en-dessous duquel on considère qu'on n'a pas d'inclusion et au-dessus duquel on considère que la grandeur du signal rélève une inclusion. Danrs l'exemple 0e réalisation représenté. le signal varie de O à 4 V. Le seuil S a été fixé à 2V. On voit sur la figue 2 qu'aux pas 5,6,7, la tension dépasse Se seuil fixé et qu'on enregistre dans le réseau XY (haut de la figure 2), à la ligne 4 correspondant (anns cet exemple) à la traversée représentée dans le bas de la figure 2, les valeur binaires "1" aux pas 5,6,7 et "O" ailleurs. En effectuant les 256 traversées prévues dans le balayage, on peut ainsi enregistrer un réseau complet de valeurs binaires. Selon l'invention, on admet qu'il y inclusion lorsqu'on a un groupe d'au moins quatre valeurs "1". Ainsi sur la figure 2, on a reconstitué par une zone hachurée 11 une région correspondant à une inclusion. Naturellement, le dispositif se prête à une automatisation complete, et à un traitement informatique des données enregistrées. On peut aussi prévoir des têtes de lecture multiples analysant plusieurs lignes à la fois. On notera enfin que l'invention est une méthode d'analyse non destructrive et qu'elle peut s'opérer sur des sections de pièces qui sont, de toute façon, utilisées pour le contrôle de la structure. REVENDICATIONS 1) Procédé de détermination de la propreté macroinclusionnaire d'un métal, notamment d'un acier, utilisant une surface polie d'une pièce à analyser, caractérisé en ce qu'on parcourt la surface polie (8) au moyen d'une tête de lecture fine (7) électroconductrice reliée à un circuit électrique (2) bouclé sur la masse de la pièce à analyser (1) et on prend en compte les modifications d'un signal électrique dues à la différence de résistivité électrique entre le métal et les inclusions pour déterminer la présence d'inclusions sous la tête de lecture. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on parcourt. la surface (8) en lignes parallèles successives. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on transformetle signal électrique observé en valeurs binaires en fixant un seuil de grandeur (S) du signal correspondant à la présence d'une inclusion. 4) Procédé selon les revendications 2 et 3, caractéris en ce que des valeurs binaires sont enregistrées de façon discrète, de manière à former un tableau de valeurs binaires. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la présence d'une inclusion est décidée quand on a un groupe d'au moins quatre valeurs binaires correspondant au dépassement du seuil (S). 6) Dispositif de détermination de la propreté macroinclu sionnaire d'une pièce de métal, notamment d'acier, caractérisé par un circuit électrique (2) comportant une borne fixe susceptible d'être connectée à la masse de la pièce a analyser (1), une borne mobile constituée par une tête de lecture fine conductrice (7) susceptible de parcourir une surface polie(8)-de la pièce (1), et des moyens (6) d'enregistrement et de traitement d'un signal électrique en relation avec le déplacement de la borne mobile. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la tête de lecture consiste en une aiguille (7).