1

1.

W

IADOMOŚCI WSTĘPNE

.

Prawidłowe przygotowanie powierzchni próbek metalograficznych do badań mikroskopowych

obejmuje następujące czynności:

- pobieranie próbek,
- inkludowanie,
- szlifowanie,
- polerowanie,
- trawienie.

Pobieranie próbek. Próbki do badań metalograficznych mikroskopowych winny być tak

pobierane, aby było możliwe ujawnienie struktury tworzywa metalicznego z uwagi na jego skład
chemiczny oraz technologię przetwórstwa. Poprawny wybór miejsca wycięcia próbki powinien,
więc uwzględniać rodzaj wyrobu i warunki wytwarzania, a także warunki eksploatacji, zwłaszcza,
gdy przedmiotem badań jest wyjaśnienie przyczyn zniszczeń elementów konstrukcyjnych maszyn,
powstałych w trakcie ich pracy. Próbki do badań pobiera się także z miejsc, w których
zaobserwowano drobne pęknięcia oraz przewiduje się możliwość występowania wad.

W zależności od kierunku wycinania próbek wyróżnia się zgłady poprzeczne, wzdłużne oraz

skośne. Zgłady skośne są szczególnie przydatne w badaniach metalograficznych cienkich warstw
dyfuzyjnych, powłok galwanicznych itp.

Próbki mogą być wycinane za pomocą piłki, zwykłej tarczy szlifierskiej bądź tarcz

diamentowych z metalowym lub bakielitowym lepiszczem, stanowiących wyposażenie specjalnych
urządzeń do ręcznego bądź mechanicznego cięcia.Stosowane są również metody elektrochemiczne
oraz elektro-iskrowe. Pamiętać należy o unikaniu lokalnego przegrzewania wycinanych próbek
(chłodzenie wodą), które może doprowadzić do miejscowych zmian struktury.

Zgłady najłatwiej wykonuje się, gdy powierzchnia próbki mieści się w granicach l do 3 cm

2

.

Próbki małe o powierzchni poniżej 1 cm

2

oraz o kształtach nieregularnych mocuje się w oprawkach

lub inkluduje.

Inkludowanie. Inkludowanie polega na zatapianiu próbek v żywicach i może się odbywać

na zimno, jak i na gorąco pod odpowiednim ciśnieniem. W przypadku stosowania tworzyw
termoutwardzalnych ważne jest, aby temperatura, w której zachodzi utwardzanie, nie
spowodowała zmian strukturalnych badanego materiału w wyniku mogących przebiegać przemian
fazowych. Z tego względu chętniej stosowane są tworzywa chemoutwardzalne, które utwardzają
się w temperaturze otoczenia.

Inkludowaniu poddaje się również próbki z materiałów poddanych wcześniej obróbce

cieplnej powierzchniowej, np. obróbce cieplno-chemicznej lub z materiałów z naniesionymi
powłokami ochronnymi. Taki sposób przygotowania próbek gwarantuje
uzyskanie należytej ostrości obrazu przy krawędzi próbki, zwłaszcza przy dużych powiększeniach i
stwarza możliwość badania mikrostruktury warstw przypowierzchniowych.

Szlifowanie próbek. Powierzchnie próbek przeznaczone do badań wstępnie wyrównuje

się przez szlifowanie na tarczach szlifierskich, stosując równocześnie intensywne chłodzenie.
Dalszą obróbkę przeprowadza się na papierach ściernych, rozpoczynając od papieru o grubym
ziarnie (180, 240), a kończąc na papierach o najmniejszej granulacji ziarna (1000, 1200).

2

Stosowane jest także szlifowanie na mokro przy użyciu wodoodpornych papierów
karborundowych.

Przy przechodzeniu z papieru o większej gradacji ziarna na papier o drobniejszym ziarnie

należy zmieniać kierunek szlifowania o kąt 90°. Szlifowanie, zwłaszcza w przypadku dużej ilości
próbek, można przeprowadzić mechanicznie. Służą do tego celu szlifierki obrotowe automatyczne,
w których próbki mocowane są po kilka sztuk w specjalnych uchwytach.

Polerowanie. Po szlifowaniu próbki poddaje się polerowaniu sposobem mechanicznym lub

elektrolitycznym. Polerowanie wykonuje się na tarczach obrotowych obciągniętych filcem i zwilżo-
nych wodnymi zawiesinami tlenków aluminium lub żelaza. Polerowanie prowadzi się, aż do
uzyskania lustrzanej powierzchni, pozbawionej rys. Wypolerowaną próbkę przemywa się w
wodzie oraz alkoholu, a następnie suszy w strumieniu powietrza.

Polerowanie elektrolityczne polega na anodowym rozpuszczaniu wszelkich nierówności

występujących na powierzchni próbki. Katodą jest zazwyczaj próbka ze stali nierdzewne. Zaletą tej
metody jest wyeliminowanie możliwości powstania niekorzystnych zmian struktury w
powierzchniowej warstwie próbki. Zmiany takie, spowodowane lokalnym odkształceniem warstwy
powierzchniowej, mogą mieć miejsce przy polerowaniu mechanicznym. Wywołane mogą być nawet
niewielkim dociskiem polerowanej próbki do tarczy polerskiej, zwłaszcza gdy zgłady wykonywane
są z tworzyw metalicznych o małej twardości. Ponieważ ustalenie parametrów polerowania wyma-
ga wielu prób, dlatego też polerowanie elektrolityczne opłacalne jest przy dużych seriach próbek o
zbliżonym składzie chemicznym i strukturze.

Podczas polerowania elektrolitycznego poprzez obniżenie napięcia w końcowej fazie

polerowania ujawniona zostaje zazwyczaj struktura i zgład nie wymaga dodatkowego trawienia.
Obserwacje mikroskopowe zgładów polerowanych umożliwiają określenie rodzaju, ilości i
rozłożenia wtrąceń niemetalicznych W Stali, a w żeliwach dodatkowo wydzieleń grafitu.

Trawienie. Trawienie próbek ma na celu ujawnienie istniejącej w materiale struktury lub

dokonanie selektywnej identyfikacji określonych składników strukturalnych. Najczęściej stosuje się
trawienie chemiczne lub elektrolityczne.

Proces trawienia polega na wykorzystaniu różnej szybkości rozpuszczania się

poszczególnych faz w odczynniku lub też efektów różnicowania barwienia faz w wyniku
utleniania.

Zachodzące procesy chemiczne w efekcie umożliwiają identyfikację składników

strukturalnych.

Warunki trawienia, w tym skład chemiczny odczynnika, temperaturę i czas trawienia dobiera

śle w zależności od celu badania, którym może być np. określenie wielkości ziarna, identyfikacja
składników struktury, określenie orientacji ziarn itp.

Odczynniki stosowane w badaniach mikroskopowych stopów żelaza zestawiono w normie

PN-61/H-04503.

2. O

BRAZ ZGŁADU METALOGRAFICZNEGO

.

3