Caractérisation par rayons X et mesure de flux lumineux rétrodiffusé de surfaces oxydées

Approche qualitative

Oxydised surfaces characterization by X-Ray diffraction and light backscattering measurement - qualitative approach

¹ STIL (Science et Technique Industrielle de la Lumière, Aix en Provence
² INSA / LISS (Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg, Laboratoire d’ingénierie des Surfaces de Strasbourg)

Résumé

L’étude consiste en la caractérisation de la propreté de surfaces en terme d’oxydation. Le terme propreté désigne le taux d’oxydes présent en surface provenant de l’opération de laminage à chaud. Les échantillons analysés sont quatre plaquettes d’acier inoxydable de type X5CrNi 18-10/1.4301 (AISI 304). La première plaquette est totalement recouverte d’oxydes. Les trois autres ont été grenaillées de façon à obtenir un taux de propreté conforme aux indices SA 2 pour la première, SA 2,5 pour la seconde et SA 3 pour la troisième. Ces indices sot définis dans la norme [1] et expriment une propreté croissante visible à l’oeil nu.

L’utilisation de la diffraction de rayons X permet de révéler la nature des différents oxydes présents à la surface de chaque échantillon ainsi que leur concentration relative. D’autre part l’étude théorique du phénomène de rétrodiffusion de la lumière permet de postuler sur la corrélation entre le lobe de rétrodiffusion de lumière des échantillons avec leur état de propreté (en terme d’oxydation) ainsi que leur niveau relatif de rugosité. Ensuite, la mise en oeuvre d’un banc de mesure de flux lumineux rétrodiffusé permet de corréler les mesures par diffraction de rayons X et la théorie sur la rétrodiffusion de la lumière.

Abstract

This paper deals with the evaluation of surface cleanliness in terms of oxidation. Cleanliness refers to the proportion of oxide on the surface due to hot laminating operation. We analysed four X5CrNi18-10/1.4301 (AISI 304) stainless steel samples. First sample is totally covered with oxide. The three others were gradually sand blasted to obtain cleanliness indices of SA 2 for the first one, SA 2,5 for the second and SA 3 for the last one. These indices are described in standard [II and correspond to an increasing cleanliness, which can be seen with the unaided eye.

X-Ray diffraction allows us to know the nature of the surface oxides on each sample and their relative concentration. On the other hand, the theoretical study of light backscattering phenomena allows us to predict a correlation between the distribution of light backscattered by a sample and both it’s cleanliness level and it’s relative roughness. Moreover, using a light backscattering measurement device, we correlate the theoretical assumptions and the X-Ray diffraction measurements.