polygoniser

La polygonisation est la subdivision des grains existants en cellules polygonales plus petites pendant le travail mécanique ou le recuit ultérieur des métaux. Lorsqu'un métal est déformé, les dislocations s'accumulent de manière inégale au sein de chaque grain, créant des régions de densité de dislocations élevée et faible. Pendant le chauffage, ces dislocations se réorganisent en joints de grains ordonnés à faible angle qui divisent le grain original en de nombreux petits sous-grains, généralement de 1 à 10 micromètres de diamètre. Chaque sous-grain est délimité par un réseau de dislocations coin qui créent une légère désorientation entre les cellules adjacentes.

La polygonisation se produit plus facilement dans les métaux ayant une énergie de faute d'empilement modérée à élevée, en particulier les métaux purs comme l'aluminium, le cuivre et le fer. Elle a lieu pendant la restauration, le stade précoce du recuit qui précède la recristallisation complète. Le processus est entraîné par la réduction de l'énergie élastique stockée: le réarrangement des dislocations en parois organisées abaisse la densité globale des dislocations et la contrainte qu'elles introduisent. La température et le temps déterminent l'étendue; des températures plus élevées accélèrent le processus, et des temps de maintien plus longs permettent une subdivision plus complète.

Reconnaissance et conséquences

Les grains polygonisés apparaissent comme des cellules distinctes sous microscopie optique, souvent révélées par diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) qui peut mesurer les petits angles de désorientation entre les sous-grains. Le phénomène crée une structure en damier ou cellulaire visible à l'intérieur des joints de grains originaux. La polygonisation durcit légèrement le métal par la structure des joints de sous-grains, mais laisse plus d'énergie stockée que le matériau entièrement recristallisé, rendant le métal plus sujet à une croissance ultérieure des grains s'il est chauffé au-dessus de la température de recristallisation.

Le terme lui-même reflète l'aspect anguleux et en blocs des sous-grains vus en coupe transversale. La polygonisation doit être distinguée de la recristallisation, dans laquelle les grains déformés originaux sont entièrement remplacés par de nouveaux grains sans contrainte; dans la polygonisation, la structure originale du grain reste reconnaissable, seulement subdivisée. Le processus est particulièrement important pour contrôler les propriétés mécaniques des métaux fortement travaillés et pour gérer la microstructure des alliages commerciaux pendant les étapes de recuit intermédiaire dans les opérations de formage multi-passes.