Qu'est-ce que l'identification des métaux ? - Tests et astuces pour l'identification

Méthodes courantes d'identification des métaux

La capacité d'identifier le métal est une compétence précieuse pour de nombreuses opérations telles que le soudage, l'usinage, la découpe et la fabrication.

Un certain nombre de méthodes d'identification sur le terrain peuvent être utilisées pour identifier une pièce de métal. Certaines méthodes courantes sont l'apparence de surface, le test d'étincelle, le test de puce, le test d'aimant et parfois un test de dureté. Parfois, vous pouvez identifier un métal simplement par son aspect de surface.

Les métallurgistes utilisent diverses méthodes, des plus traditionnelles aux plus modernes, pour identifier les chutes et les tôles qui entrent dans l'atelier. Dans cet article, nous allons explorer certaines méthodes d'identification des métaux traditionnelles et modernes bien connues, ainsi que les avantages et les inconvénients de leur utilisation.

Méthode de test traditionnelle

Certaines méthodes de test traditionnelles populaires sont l'apparence, l'étincelle, Rockwell et la dureté Brinell. Généralement, l'avantage de ces tests est qu'ils sont rentables, mais les inconvénients incluent la forte dépendance à l'expérience du personnel et les méthodes qui pourraient endommager les échantillons.

1. Test d'apparence

Le test d'apparence ne fournit pas toujours des informations suffisantes, mais il pourrait fournir suffisamment d'informations pour classer le métal. Ce test prend en compte la couleur du métal et l'existence ou non d'une marque usinée sur les surfaces du métal.

2. Test d'étincelle

Un test d'étincelle est effectué en permettant à un morceau de métal de toucher la meuleuse portable ou stationnaire à grande vitesse avec une pression suffisante pour créer une étincelle du flux. Un métallurgiste expérimenté inspecte visuellement le flux d'étincelles pour identifier les métaux et considère la longueur, la couleur et la forme du flux d'étincelles avant d'identifier le métal.

Lors de l'utilisation de cette technique de test visuel des étincelles, nous recommandons de réserver ce test à des techniciens expérimentés.

3. Essai Rockwell

Une machine d'essai de dureté Rockwell est nécessaire pour effectuer ce test. Le but de cette méthode est de mesurer la profondeur d'une empreinte faite par une pointe en forme de cône dans la machine d'essai.

Ce test spécifique est limité car il ne révèle qu'une des nombreuses propriétés du métal - qui est la dureté du métal. Les métaux mous auront des empreintes plus profondes et les métaux durs auront des impressions plus légères.

4. Essai de dureté Brinell

Le test de dureté Brinell est similaire au Rockwell car ils évaluent tous les deux l'empreinte métallique laissée par un objet prévu. Le test de dureté Brinell est différent en ce sens qu'il mesure la zone d'impression.

Une boule durcie est forcée sur la surface métallique sous une charge de 3 000 kg pour créer une empreinte. La zone imprimée est ensuite mesurée et reçoit un numéro de dureté. Une grande zone imprimée indique un métal plus doux, ce qui signifie un indice de dureté inférieur.

Méthodes modernes de test des métaux

Ne reposant plus uniquement sur l'œil ou l'expérience personnelle, les méthodes modernes de test des métaux intègrent une technologie pour améliorer la vitesse de traitement et obtenir une précision tout en protégeant les échantillons.

Une technique populaire est appelée l'identification positive des métaux (PMI) qui utilise la fluorescence X (XRF) et la spectrométrie d'émission optique (OES). Le PMI est l'analyse d'un alliage métallique pour établir sa composition et l'identification de la qualité de l'alliage en lisant les quantités en pourcentage de ses éléments. Les analyseurs PMI fournissent une analyse détaillée des éléments des matériaux pour des utilisations allant de l'industrie à la recherche.

Les techniques XRF et OES sont largement utilisées dans l'industrie car elles fournissent des résultats précis en quelques secondes après les tests. Il existe de légères différences dans les techniques, comme expliqué ci-dessous.

1. Spectrométrie d'émission optique

La spectrométrie d'émission optique (OES) est facile à utiliser, rapide et peut définir la répartition quantitative exacte des matériaux solides. OES, également connu sous le nom de spectrométrie d'émission atomique, utilise l'intensité de la lumière émise à une longueur d'onde particulière pour déterminer la composition élémentaire d'un échantillon. Comme les empreintes digitales, l'émission de rayons et de lumière est propre aux types de métaux.

Une analyse est donnée sous forme de répartition en pourcentage. L'analyse OES est polyvalente et peut être utilisée dans des environnements fixes, portables ou mobiles. La combinaison de la vitesse, de la polyvalence et de la facilité d'utilisation de cette méthode en fait le test idéal pour les alliages.

2. Fluorescence des rayons X

La fluorescence X (XRF) est une mesure très précise et précise de la composition élémentaire des matériaux. Les spectromètres XRF excitent un échantillon avec des rayons X à haute énergie forçant l'échantillon à émettre certains rayons caractéristiques qui sont lus par le spectromètre XRF.

Un pistolet XRF portable est nécessaire, mais le processus peut se produire en quelques fractions de seconde. Les métaux avec des niveaux de pourcentage élevés peuvent prendre quelques secondes pour être lus, tandis que les métaux avec des niveaux de partie par million peuvent prendre jusqu'à quelques minutes. Pourtant, vous ne pouvez pas trouver une lecture plus rapide.

3. Diffraction des rayons X 

La diffraction des rayons X (XRD) est utilisée pour identifier les informations sur la composition chimique des métaux. La XRD peut être utilisée conjointement avec la XRF, car la XRD va encore plus loin dans le test pour donner un contexte supplémentaire.

Le procédé identifie les phases cristallines présentes et les compare à une base de données de phases archivées. Les éléments sont analysés sous forme de poudre broyée.

XRD aide à évaluer les minéraux, les polymères, les produits corrosifs ainsi que d'autres matériaux inconnus variés. Cette méthode peut être utile pour identifier et quantifier les phases ainsi que pour effectuer une analyse de texture.

Contrairement aux méthodes traditionnelles où il faut des années de formation, les métallurgistes armés de spectromètres PMI peuvent être formés et commencer à travailler sur leurs missions en quelques minutes.

Pour les analyseurs de métaux neufs et usagés qui utilisent cette technologie, consultez notre inventaire en ligne d'analyseurs de métaux.

4. Spectromètre à claquage induit par laser (Libs)

Le spectromètre à claquage induit par laser (LIBS) est une forme de spectrométrie d'émission atomique, mais il utilise une impulsion laser hautement énergétique pour exciter l'échantillon. Cette technique est également considérée comme non destructive pour les échantillons et est populaire dans l'analyse de la ferraille.

Identifier visuellement les métaux courants

Ferreux ou non ferreux ?

Ferreux signifie que le métal a une teneur en fer qui, dans la plupart des cas, le rend magnétique et non ferreux signifie qu'il ne contient pas de fer. Un exemple de métal ferreux est l'acier doux, également connu sous le nom d'acier à faible teneur en carbone. Un exemple de métal non ferreux est le cuivre ou l'aluminium. C'est toujours une bonne idée d'apporter un aimant à la casse.

Aluminium

L'aluminium est un métal gris brillant et possède un oxyde clair qui se forme au contact de l'air. Ce n'est peut-être pas la meilleure chose pour l'identifier, mais le point de fusion de l'aluminium est de 658 ° C (1217 ° F). De plus, l'aluminium ne produit pas d'étincelles. La densité de l'aluminium est de 2,70 g/cm3, c'est un bon moyen de l'identifier car vous pouvez trouver la densité d'un matériau par densité =masse ÷ volume. Comme je l'ai dit plus tôt, l'aluminium est non ferreux.

Bronze

La plupart du bronze est un alliage de cuivre et d'étain, mais le bronze architectural contient en fait une petite quantité de plomb. Le bronze a une couleur cuivrée foncée et devient un oxyde vert sur une période de temps. le point de fusion du bronze est de 850-1000°C (1562-1832°F) selon la quantité de chaque métal qu'il contient. Le bronze est non ferreux. Parce que le bronze est un alliage, la densité varie. Le bronze vibre comme une cloche lorsqu'il est frappé.

Laiton

Le laiton est un autre alliage de cuivre, mais il contient du zinc au lieu de l'étain. Le laiton a une couleur or jaune. Le point de fusion du laiton est de 900-940°C (1652-1724°F) selon la quantité de chaque métal utilisé. Le laiton est non ferreux. Le laiton étant un alliage, sa densité varie. Si le laiton frappé vibre comme une cloche, cela peut être utilisé pour déterminer si quelque chose est en laiton au lieu d'or.

Chrome

Le chrome est une couleur argentée très brillante et forme un oxyde clair au fil du temps. Le point de fusion du chrome est de 1615°C (3034°F). Les choses sont rarement faites de chrome pur, mais beaucoup de choses en sont recouvertes pour les rendre brillantes et non rouillées. La densité de chrome est de 7,2 g/cm3. Le chrome est non ferreux.

Cuivre

Le cuivre est transformé en de nombreux alliages comme le laiton et le bronze. Le cuivre est de couleur rouge clair et s'oxyde de vert avec le temps. Le cuivre est non ferreux. Le point de fusion du cuivre est de 1083°C (1981°F). La densité des cuivres est de 8,94 g/cm3. Le cuivre, comme le laiton, vibre également comme une cloche lorsqu'il est frappé.

Or

L'or est une couleur jaune brillante et n'a pas d'oxyde. Le point de fusion de l'or est de 1064,18°C (1947,52°F). L'or est très doux et très lourd. L'or a une conductivité électrique élevée (plus d'électricité peut le traverser), ce qui signifie que les connecteurs de nombreux cordons sont plaqués or. La densité de l'or est de 19,30 g/cm^3. L'or est non ferreux. L'or est un métal "précieux", ce qui signifie qu'il est très cher et qu'il est utilisé dans les pièces de monnaie et les bijoux.

Fer

Le fer est ferreux (enfin !) et magnétique. Le fer est d'un gris terne lorsqu'il n'est pas poli et sa rouille est d'une couleur rougeâtre. Le fer est également utilisé dans de nombreux alliages comme l'acier. Le point de fusion du fer est de 1530°C (2786°F). La densité des fers est de 7,87 g/cm3.

Responsable

Le plomb est d'un gris terne lorsqu'il n'est pas poli mais plus brillant lorsqu'il est poli. Le plomb a un point de fusion relativement bas, 327°C (621°F). Le plomb est non ferreux. Les plombs sont très lourds ; leur densité est de 10,6 g/cm3.

Magnésium

Le magnésium a une couleur grise et développe un oxyde qui ternit la couleur. Le point de fusion du magnésium est de 650°C (1202°F). Le magnésium est extrêmement inflammable en poudre ou en fines lamelles. Le magnésium brûle très fort et est très difficile à éteindre car il est si chaud que si vous jetez de l'eau dessus, il le sépare en hydrogène et oxygène, deux gaz très inflammables.

Le magnésium peut également brûler sans oxygène, ce qui le rend encore plus difficile à éteindre. Le magnésium est très léger avec une densité de 1,738 g/cm^3. Parce que le magnésium est si léger qu'il est utilisé dans les blocs moteurs des voitures, et parce qu'il brûle si fort, il est utilisé dans les armes incendiaires (pour incinérer des objets) et les feux d'artifice.

Acier doux

L'acier doux est noir à gris foncé non poli et argenté poli. L'acier doux a le même oxyde de rouille rouge que le fer. L'acier doux est également ferreux et magnétique. Un autre nom pour l'acier doux est l'acier à faible teneur en carbone.

L'acier doux produit des étincelles jaunes lorsqu'il est broyé. La densité des aciers doux est d'environ 7,86 g/cm3 mais elle varie car il s'agit d'un alliage de fer et de carbone (acier à faible teneur en carbone). Le point de fusion de l'acier doux est de 1350-1530°C (2462-2786°F).

Nickel

Le nickel est de l'argent brillant lorsqu'il est poli et est plus foncé lorsqu'il n'est pas poli. Le nickel est l'un des rares métaux à ne pas être un alliage de fer magnétique (les nickels américains à 5 ¢ ne sont pas magnétiques car ils sont constitués d'un alliage cuivre-nickel). Le point de fusion du nickel est de 1452°C (2645°F). La densité du nickel est de 8,902 g/cm3.

Acier inoxydable

L'acier inoxydable a une couleur argentée brillante et ne forme pas d'oxyde. Le chrome (étape 5) est mélangé à l'acier, lorsqu'il durcit, le chrome laisse une couche de son oxyde sur le dessus de l'acier, c'est trop fin pour être vu, donc la couleur de l'acier est visible.

Le point de fusion des aciers inoxydables est de 1400-1450 °C (2552-2642 °F). La densité des aciers inoxydables varie car il s'agit d'un alliage. Selon l'alliage, certains aciers inoxydables sont magnétiques, mais tous sont ferreux.

Étain

L'étain est de couleur gris argenté (comme la plupart des métaux) lorsqu'il est poli et plus foncé lorsqu'il n'est pas poli. L'étain a un point de fusion relativement bas de 231°C (449°F). La densité des boîtes est de 7,365 g/cm3. L'étain est non ferreux

Titane

Le titane est un métal gris argenté lorsqu'il n'est pas poli et plus foncé lorsqu'il n'est pas poli. Le titane dégage des étincelles blanches brillantes lorsqu'il est broyé. Le titane est non ferreux. Le point de fusion du titane est de 1795°C (3263°F). La densité du titane est de 4,506 g/cm3.

Argent

L'argent est d'un gris brillant avant même d'être poli mais développe un film noir avec le temps et doit être poli. Le point de fusion de l'argent est de 961,78°C (1763,2°F). L'argent a la conductivité électrique la plus élevée (plus d'électricité peut le traverser) que tout autre métal.

La densité d'argent est de 10,49 g/cm^3. L'argent est non ferreux. L'argent est un métal "précieux", ce qui signifie qu'il est cher et qu'il est utilisé dans les pièces de monnaie et les bijoux.

Zinc

Le zinc est naturellement gris terne et est très difficile à polir. Le zinc a un oxyde qui s'écaille en transportant une partie du zinc, de sorte que d'autres éléments y sont recouverts, de sorte que le zinc « rouille » au lieu du métal de base, c'est ce qu'on appelle la galvanisation.

En raison de son faible coût, le zinc est le principal métal des sous américains. Le point de fusion du zinc est de 419°C (786°F). Le zinc est non ferreux. La densité de zinc est de 7,14 g/cm3.