Macrostructure

La caractérisation de la taille, de l’orientation et de la forme des grains a été menée par microscopie optique sur les rivets et les éléments laminés. Pour ces derniers, la caractérisation a été réalisée sur des échantillons prélevés dans les plans d’observation ND-RD et ND-TD qui ont été établis par rapport à un sens de laminage RD présumé.

La cale C (assemblage L2) n’a été observée que suivant la direction perpendiculaire au laminage (plan ND-TD) en raison de sa petite taille et du fait que l’on voulait en conserver pour d’autres types d’analyse.

Comme le montre la figure 3.1, les micrographies mettent en évidence une forme et une taille de grain différentes entre les pièces laminées et les rivets. Un allongement des grains dans les éléments laminés est observé alors que les grains des rivets sont de forme polygonale. On peut noter que pour la tôle L2, le sens de la direction réelle de laminage n’est pas celle présumée d’après la forme de la plaque mais la direction perpendiculaire indiquée par TD. Les tailles moyennes établies à partir de ces micrographies sont reportées dans le tableau 3.4.

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Figure 3.1 : Micrographies optiques des plans ND-RD et ND-TD des pièces laminées Tôle L8 (A) et Tôle L2 (B) (échelle différente de la Tôle L8) ainsi que de la Lisse L1a (C), des rivets de l’assemblage L2 (D) et de l’assemblage L1 (E). Les rivets présentant des grains isotropes, seules les observations transverses (axe du rivet vertical) sont montrées.

98 Echantillon Plan Longueur des grains

(L en µm)

Largeur des grains

(l en µm) Rapport L / l tôle L2 A-U4G1 ND-RD 69 ± 35 (40 mesures) 23 ± 8 (40 mesures) 3 ND-TD 114 ± 53 (40 mesures) 29 ± 12 (40 mesures) 3,9 L1a A-U4G1 ND-RD 111 ± 61 (28 mesures) 27 ± 17 (50 mesures) 4,1 ND-TD 73 ± 45 (34 mesures) 25 ± 12 (47 mesures) 2,9 tôle L8 A-U4G ND-RD 46 ± 15 (50 mesures) 15 ± 5 (50 mesures) 3,1 ND-TD 44 ± 24 (57 mesures) 19 ± 8 (57 mesures) 2,3 Cale C

A-U4G ND-TD 112 ± 54 (33 mesures) 19 ± 9 (77 mesures) 6

Tableau 3.4 : Tailles moyennes des différents grains des pièces étudiées déduite des observations optiques. Le nombre des grains mesurés est indiqué entre parenthèses.

La cale C présente une forte anisotropie des grains comme les trois autres pièces laminées et bien que les observations ne fassent pas apparaitre la direction de laminage, il est clair que cette pièce a également été laminée (Figure 3.2). L’anisotropie des grains est même beaucoup plus prononcée (L/l = 6) que pour les autres pièces laminées pour lesquelles les rapports L/l sont compris entre 2 et 4 (Tableau 3.4)

Figure 3.2 : Micrographie optique du plan ND-TD de la cale C de l’assemblage L2 (A-U4G)

99 La forme des grains observés est indépendante de la nature de l’alliage mais dépend principalement de la mise en forme et s’il y a eu ou non un recuit.

La dernière étape de fabrication des rivets consiste en la formation de la tête par refoulement à froid dans une matrice de forme appropriée311_{. Afin d’éviter qu’au cours de cette étape} certaines zones de la tige atteignent l’écrouissage critique312 _{et provoque un grossissement} localisé de certains grains lors de la mise en solution, la tige subit un recuit et un écrouissage313 _{avant la formation de la tête. Ce traitement permet que l’écrouissage critique} soit dépassé en tout point de la tige et que tous les grains aient avant la mise en solution une taille uniforme, qu’ils conservent durant cette dernière étape et empêche la formation de zones de fragilités. Ce recuit entraine une recristallisation des grains qui perdent leur orientation préférentielle due au filage et tréfilage. C’est ce que l’on observe ici et qui explique pourquoi les deux types de rivets présentent des grains plus isotropes que ceux des pièces laminées qui n’ont pas subi de recuit.

Comme le montrent la figure 3.1 et le tableau 3.5, les deux types de rivets présentent une macrostructure différente. Les grains du rivet en A-U4G sont plus petits que ceux du rivet en A-U3G. Cette différence est également mentionnée dans l’article de 1956 sur les duralumins pour rivets, où il est dit que malgré des conditions de fabrication comparables, les grains de l’alliage A-U3G sont plus gros que celui de l’alliage A-U4G mais restent acceptables pour la fabrication de rivets314_{. Malgré l’absence d’échelle dans les images de} l’article reproduites figure 3.3, les tailles moyennes des grains données dans les légendes des figures permettent de les comparer aux nôtres. Ces tailles moyennes sont comparables à nos mesures comme le montre le tableau 3.5 (27 pour 29 µm et 55 pour 47 µm). La forme des grains et la dispersion en taille sont également comparables entre les deux séries de photos faites à 60 ans d’écart. Donc d’après à la fois les informations de 1956 et nos observations, la différence de morphologie entre les rivets de l’assemblage L1 et de l’assemblage L2 est vraisemblablement due à la nature de leur alliage et leur fabrication a très certainement été similaire. Cette information n’a pas été retrouvée sur les standards Breguet (fiche Br.201) qui précisent certaines conditions d’élaboration des pièces laminées. Concernant les rivets, seul le

311 PENEL P., « fiche G81-novembre 1958 : Le rivetage. Première partie » in Encyclopédie du travail de l'aluminium, Paris, 1958, p.1125.

312 L’écrouissage critique est le plus petit taux d’écrouissage qui permet d’obtenir une recristallisation avec les traitements thermiques postérieurs mais qui fournit le plus gros grain.

313 Actuellement, l’écrouissage minimal avant une recristallisation entre 340°C et 400°C est de l’ordre de 15% pour les alliages à haute résistance du type 2017A et 2024.

314 TOURNAIRE M., RENOUARD M., « Alliages pour rivets de la famille du duralumin », Revue de L'Aluminium et

de ses applications, n°228, Paris, 1956, p.45 : « Dans des conditions de fabrication comparables, le grain des

alliages A-U2G et A-U3G est plus gros que celui de l’alliage A-U4G, mais il reste acceptable pour la fabrication des rivets. Les figures 5, 6 et 7 représentent des micrographies de fils de rivets en A-U4G, A-U2G et A-U3G, dans des sections longitudinales (polissage électrolytique Jacquet, attaque au réactif de Keller). »

100 type d’alliage est mentionné.

Figure 3.3 : Reproduction des micrographies optiques de l’article de 1956 (note 313). Légende d’origine pour la micrographie optique du rivet en A-U4G :

« Micrographie de fil de rivet en A-U4G ; grain AFNOR 8 ; diamètre moyen 27µ », Légende d’origine pour la micrographie optique du rivet en A-U3G :

« Micrographie de fil de rivet en A-U3G ; grain AFNOR 6 ; diamètre moyen 55µ »

Echantillon Diamètre des grains (en µm) Rivet de l’assemblage L2

(A-U4G) 29 ± 15 (48 mesures) Rivet de l’assemblage L1

(A-U3G) 47 ± 25 (50 mesures)

Tableau 3.5 : Valeurs moyennes des tailles de grains déduites des micrographies optiques de la figure 3.5.

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