intergranulaire

Intergranulaire décrit la fissuration, la corrosion ou la fracture qui se propage le long des limites entre les cristaux (grains) adjacents dans un métal, plutôt que de les traverser. Ces joints de grain sont des régions de désalignement atomique où les atomes sont moins densément tassés que dans l'intérieur ordonné de chaque grain. Lorsqu'un métal se rompt de manière intergranulaire, le chemin de la fissure emprunte la ligne de moindre résistance, se déplaçant de grain en grain comme une ligne de faille à travers la roche.

Le problème intergranulaire le plus courant dans la pratique industrielle est la corrosion intergranulaire dans l'acier inoxydable. Lorsque l'acier inoxydable austénitique est chauffé entre 500 et 900 °C pendant le soudage ou le traitement thermique, des carbures de chrome précipitent aux joints de grain. Ces zones riches en carbures appauvrissent le chrome du matériau adjacent, créant des régions privées de passivation et vulnérables aux attaques. L'exposition à des milieux acides ou contenant des chlorures provoque alors une dissolution sélective le long de ces chemins, désintégrant finalement le métal structurellement. C'est pourquoi des nuances stabilisées (avec du niobium ou du titane) et des variantes à faible teneur en carbone ont été développées pour les applications soudées.

La fissuration par corrosion sous contrainte intergranulaire (FCSCI) se produit lorsque la contrainte de traction se combine à un environnement corrosif, souvent dans les superalliages à base de nickel ou les alliages de titane en service. La fissure se développe le long des joints de grain avec une déformation plastique minimale, ce qui la rend insidieuse car le métal peut montrer peu de signes externes de détresse jusqu'à une rupture soudaine. La susceptibilité dépend de la taille des grains, des contraintes résiduelles, de la composition des joints de grain et de la chimie de l'électrolyte; des grains plus fins et des contraintes plus faibles améliorent généralement la résistance.

La fracture intergranulaire peut également résulter de cycles thermiques ou mécaniques dans un matériau à gros grains. Lorsque les grains sont grands, il y a moins de joints de grain par unité de volume, et les joints eux-mêmes deviennent des points faibles relatifs. La fragilisation par revenu dans les aciers faiblement alliés, par exemple, implique la ségrégation du phosphore et de l'étain aux joints de grain pendant un refroidissement lent, les rendant fragiles et sujets à la fracture à la température de service.

La détection nécessite la microscopie. L'examen optique après attaque révèle la structure des grains; la microscopie électronique à balayage des surfaces fracturées montre l'aspect facetté caractéristique de la fracture intergranulaire. L'atténuation industrielle comprend l'affinage des grains, la relaxation des contraintes, des vitesses de refroidissement contrôlées et, dans des environnements agressifs, la sélection des matériaux ou la protection de surface. Le terme se distingue de la rupture transgranulaire, qui traverse les grains et signale généralement des causes profondes différentes, comme la fatigue induite par les inclusions ou l'instabilité plastique localisée.