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B316 MÉTALLOGRAPHIE

En pratique

  • Cette unité d'enseignement (UE) articule 1 activité d'apprentissage :
    • LABORATOIRE DE MÉTALLOGRAPHIE
  • En 2023-2024, elle s'organise au premier quadrimestre et couvre 2 crédits (ECTS).
  • L'enseignement est principalement centralisé dans le campus : Gramme
  • Cette UE est remédiable d'une session à l'autre
  • Modalités d'enseignement
    • Travaux pratiques dans un local équipé spécifiquement

Activité d’apprentissage

Les finalités de l'UE

"L’ingénierie métallographique est un domaine d’étude qui se concentre sur les propriétés et la structure des métaux. Les ingénieurs en métallographie utilisent des outils et des techniques spécialisés pour analyser les propriétés et la structure des métaux (phases, inclusions,...), telles que leur dureté, leur élasticité et leur résistance à la chaleur."

L’UE « Métallographie» s’attache à compléter la formation de base en étude des matériaux acquise en bloc2 (C1-B2-Q2- UE19). Elle aborde, par la mise en situation et par la pratique, différentes techniques utilisées en traitements thermiques et analyses métallographiques d'alliages métalliques.

Les matériaux étudiés sont des alliages fer-carbone (aciers-fontes), des alliages cuivrés ainsi que la réalisation de traitements thermiques sur aciers. 

 

Les contenus de l'UE

L'observation simple d'un objet métallique ne donne pas de renseignement particulier hormis l'état de surface(aspérités, fissures).

Cette formation vous permettra d'appréhender et de pratiquer les différentes étapes nécessaires à la préparation d'échantillons métalliques en vue d'observation et de mesures sur un microscope optique. Vous pourrez ainsi déterminer la nature de la structure, la répartition des phases, la taille de grains et leurs formes, la nature et la teneur des inclusions, la présence d’un éventuel traitement thermique, la direction des lignes de glissements (intersection des plans de glissement avec la surface). 

La métallurgie et les microstructures liées aux traitements thermiques  seront également abordées au cours des travaux pratiques par la réalisation de traitements thermiques en utilisant les diagrammes TTT et TRC d'aciers trempables.

La dureté des matériaux sera mesurée et corrélée aux traitements thermiques réalisés sur un acier.

L'utilisation de logiciels dédicacés à l'analyse de fontes grises et d'aciers non-alliés complétera l'exploration des structures présentes dans ces matériaux (% de graphite - répartitions des nodules, formes des nodules, détermination de la taille des grain, ...).

 
 

Les acquis d'apprentissage visés par l'UE

L'étudiant sera capable de:

  • AA1: Réaliser des analyses métallographiques d’alliages métalliques courants (fonte – acier – laiton – bronze) (Savoir faire). Il s’agit d’effectuer toutes les étapes nécessaires à l’analyse métallographique.

    • Savoir prélever un échantillon par tronçonnage,
    • Maitriser l’enrobage à froid et à chaud de l’échantillon, 
    • Polir et attaquer chimiquement les métaux et leurs alliages (massifs, tôles, soudure…) pour observation et contrôle de leur microstructure,
    • Utiliser un microscope optique et interpréter correctement les microstructures classiques observées dans les métaux et alliages et leur assemblage (soudures, rivetage), en fond clair ou en lumière polarisée,
    • Mesurer des tailles de grains, de précipités ou d’inclusions,
    • Utiliser les logiciels d'analyse dédicacés aux aciers et fontes,
    • Comparer les microstructures observées avec des ouvrages de références (Atlas métallographique des fontes,...) ou sites internet (https://www.schmitz-metallographie.de/en/structures-database/,etc.).

     

  • AA2: Réaliser des traitements thermiques d’acier (Savoir faire). Il s’agit de déterminer les températures de trempe, revenu et recuit d’alliages à tremper, de réaliser la trempe et des revenus d’échantillons d’acier, de comparer les duretés obtenues, d’analyser les microstructures à l’aide d’un microscope optique, de comparer les résultats obtenus aux fiches techniques des fabricants. A ces fins, l'étudiant devra comprendre et exploiter:

    • les diagrammes de phases d’alliages courants (Fe-C, Cu-Zn,...)
    • les diagrammes TTT et TRC des alliages à tremper afin de déterminer une (des) microstructure(s).
    • les diagrammes et les courbes adéquates (phase, TRC,TTT, revenu,) afin de prévoir la microstructure et la dureté attendue d'un acier suite à un traitement thermique arbitraire donné.

  • AA3: Reconnaître, distinguer un acier doux d’une fonte grise en observant sa structure au microscope optique avant et après attaque chimique. Nommer ces matières suivant les normes usitées (AFNOR, AINSI, Werkstoff Nr.,...)

  • AA4: Rédiger, compiler un rapport « global » reprenant les techniques mises en œuvre pour analyser des échantillons de fonte, d’acier, de laiton et d’aciers trempés. Présenter les résultats d’analyses. Développer sa connaissance.

  • AA5: Utiliser,à bon escient, le vocabulaire relatif aux traitements thermiques, etc 

Les méthodes d'enseignement-apprentissage

L'UE s'articule dans une alterance entre des temps de ressources théoriques et des travaux pratiques qui, à chaque fois, mobilisent les concepts clés de la métallographie et des traitements thermiques d'alliages métalliques. La construction des acquis d'apprentissage s'effectue par l'expérimentation, l'aquisition de compétences "manuelles", l'analyse des structures par exploitation des images obtenues aux microscopes, les résultats de duretés vérifiés, l'utilisation de logiciel dédiés, la recherche et la comparaison aux ressources spécialisées, les discussions/échanges avec l'enseignant responsable,...

Apprentissage par projet :
Mise en situation réelle d’un laboratoire d’analyse métallographique qui reçoit des échantillons métalliques à analyser.

Les étudiants travaillent idéalement par petits groupes de 2 ou 3. Chaque groupe  reçoit différentes matières à analyser (2 fontes, 2 aciers ou alliages de cuivre, 1 matière à traitements thermiques). Celles-ci proviennent du monde industriel (taque d’égoût, corps de pompe, outils, aciers/fontes/laitons du commerce,…). Les techniques de prélèvements , de conditionnement , de traitements et d’analyses des échantillons sont expliquées et montrées lors de la première séance de laboratoire. Chaque groupe  détaille le travail à accomplir pour mener à bien la mission demandée dans le temps imparti, se répartit les tâches, procède à la recherches des informations nécessaires à l’analyse des échantillons, effectue des mises en commun des productions individuelles en présence du tuteur, et rédige progressivement un rapport de conclusion.
Ce rapport final est fourni par chaque groupe à la fin du quadrimestre.

 

Engagement attendu de la part de l'étudiant.e

Dans cette UE, une participation assidue aux séances de laboratoire est vivement recommandée car l’apprentissage de la métallographie s'effectue par  l'analyse des échantillons proposés et évolue au fil des séances. Les étudiant.es seront encouragé.es à poser des questions chaque fois que cela est nécessaire. Nous conseillons aux étudiant.es d’oser mobiliser cette possibilité de questionnement.

Rapport collectif

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un travail. Cette épreuve est individuelle et en équipe. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions, formulations personnelles. Elle se déroule à cours ouvert, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par délibération d'une équipe d’enseignant.es.

Examen QCM (Fontes et Aciers)

Cette épreuve présente des modalités spécifiques à la 1re session. Elle est organisée avant la session. Il s'agit d'un questionnaire. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation écrite. L'épreuve repose sur des réponses courtes, réponses choisies parmi des propositions. Elle se déroule à cours fermé. La correction de cette épreuve est assurée par vérification générée automatiquement.

Examen Oral (Traitements Thermiques)

Cette épreuve présente des modalités similaires pour toutes les sessions. Elle est organisée durant la session. Il s'agit d'un examen. Cette épreuve est individuelle. Concrètement, l'épreuve repose sur une formulation orale. L'épreuve repose sur des réponses longues, réponses courtes. Elle se déroule à cours fermé, avec des documents autorisés. La correction de cette épreuve est assurée par validation d'un.e enseignant.e.

Règles de l’UE

Quels sont les supports et matériels de cours indispensables ?

Supports et matériels de cours

Les supports de cours sont disponibles dans l'espace learn de l'UE.

 

 

Comment la note globale de l’UE est-elle déterminée ?

Explication de la pondération des différentes épreuves

La note de métallographie est obtenue par la pondération suivante :
N Métallographie = 0,40* note rapport + 0,60 * note évaluation orale (QCM+Traitements Thermiques).
L’évaluation orale s'effectuera pendant les évaluations de janvier.
Le caneva du rapport et les modalités d'examens de janvier sont précisées dans le "moodle" dédié à l'UE. 

Le dépôt du rapport s'effectue en fin de Q1.

La présence au laboratoire est obligatoire. La prise de présence est sytématique.
En seconde session (août), l’étudiant représente l' évaluation orale et/ou peut améliorer le rapport (erratum) s’il y a des manquements importants.

Quelles sont les informations administratives de cette UE ?