UNIWERSYTET

TECHNOLOGICZNO – PRZYRODNICZY

im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich

w Bydgoszczy

MATERIAŁOZNAWSTWO

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA MIKROSKOPU METALOGRAFICZNEGO OPTYCZNEGO

Wykonał:

Krystian Szulerecki

Transport III semestr

Grupa F

1) Budowa Mikroskopu Metalograficznego Optycznego

Mikroskopy metalograficzne – klasa mikroskopów służących do badań na próbkach nieprzezroczystych. Zalicza się do nich mikroskopy świetlne oraz elektronowe. Dzięki mikroskopom metalograficznym można przeprowadzać szereg obserwacji na zgładach metalowych, przełomach etc. Pozwala to np. na wykrycie mikropęknięć, obliczenie udziału fazowego, obserwacje wtrąceń i szereg innych istotnych, z punktu widzenia metalurgii, cech materiałowych.

Dane mikroskopu:

Powiększenie własne okularu
PZO 10xSK
Obiektywy
40/0,65 160/0
Współczynnik przełożenia
1,25 x

2) Zasada działania Mikroskopu Metalograficznego Optycznego

Jest to mikroskop różniący się od „zwykłych” mikroskopów biologicznych. Korzysta on bowiem z własnego, bardzo mocnego światła, które oświetla badaną próbkę. Lampa żarowa o gęstym uzwojeniu stwarza punktowe źródło światła, soczewki kondensorowe wytwarzają równoległe wiązkę promieni świetlnych o dużej intensywności. Przesłona przepuszcza środkową część wiązki promieni zatrzymując promienie zewnętrzne powodujące błędy optyczne. Zmniejszenie przesłony aperturowej zmniejsza ilość światła biorącego udział w powstawaniu obrazu, ale jednocześnie powoduje wyostrzenie obrazu. Oświetlacze metalograficzne bywają w zasadzie trzech typów. Wyróżniamy dwa typy oświetlaczy do światła prostopadłego, padającego prostopadle na szlif i jeden do światła padającego ukośnie na szlif (tzw. oświetlacz ciemnego pola). Każdy mikroskop metalograficzny ma możliwość łatwej wymiany oświetlaczy. Zastosowanie poszczególnych oświetlaczy dostosowuje się do charakteru badań i rodzaju struktury.

3) Powiększenie całkowite Mikroskopu Metalograficznego Optycznego

Powiększenie mikroskopu określa się wzorem:
P=Pob x Pok x wsp. p.
Gdzie:
P- nominalne powiększenie mikroskopowe
Pob - powiększenie obiektywu
Pok – powiększenie okularu

wsp. p. – współczynnik przełożenia

Więc całkowite powiększenie mojego mikroskopu wynosi:

1) P=10*40*1,25=500x

2) P=10*8*1,25=100x

4) Zdolność rozdzielcza Mikroskopu Metalograficznego Optycznego

Zdolność rozdzielcza mikroskopu jest to najmniejsza odległość między dwoma punktami lub liniami które są rozróżniane jako oddzielne. Zależy ona od rodzaju preparatu testowego, sposób jego oświetlenia, stopnia spójności światła i innych czynników, jak np. od jakości wzroku.

5) Metody badań na Mikroskopie Metalograficznym Optycznym

a) w jasnym polu widzenia - jest podstawową techniką obserwacji; polega na oświetleniu preparatu uformowaną przez kondensor wiązką promieni świetlnych w postaci stożka i wszystkie promienie tego stożka objęte aperturą obiektywu padają na preparat. Kontrast otrzymujemy w wyniku różnic w absorbcji i rozpraszaniu światła przez różne elementy oświetlanego preparatu.

b) w ciemnym polu widzenia - - polega na oświetleniu bocznym preparatu, uzyskanym dzięki specjalnej konstrukcji kondensora, formującego wiązkę światła prawie równolegle do powierzchni

preparatu (wiązka światła rozproszonego). Stąd od brzegów elementów preparatu odbija

się szczątkowe oświetlenie wiązki wychodzącej z kondensora, a do obserwatora dociera obraz jasnych elementów na ciemnym tle.

c) kontrastu fazowego - polega na zastosowaniu specjalnie dopasowanych przysłon szczelinowych. Źródło światła jest odwzorowane za pomocą kolektora na otworze przysłony aperturowej oświetlacza. Światło wychodzące z otworu przysłony pada, po przejściu przez soczewkę na półprzeźroczyste zwierciadło ustawione pod kątem 45° do osi optycznej mikroskopu. Promienie świetlne odbite od zwierciadła wpadają do obiektywu i wychodzą zeń w postaci lekko zbieżnej

wiązki, tworzącej obraz otworu przysłony aperturowej poniżej obserwowanej powierzchni

przedmiotu - zbieżność wiązki świetlnej wychodzącej z obiektywu jest podyktowana tym,

aby światło bezpośrednie skupiało się po odbiciu od przedmiotu poza półprzeźroczystym

zwierciadłem.

d) w świetle spolaryzowanym - celem badań metalograficznych w świetle spolaryzowanym jest wykrywanie anizotropii szczegółów powierzchni obserwowanego zgładu. Polaryzator umieszczany jest zwykle przed kondensorem. Po odbiciu od powierzchni zgładu wiązka promieni świetlnych dostaje się do analizatora. Analizator ustawiony „równolegle” przepuszcza wiązkę, a „skrzyżowany” wygasza światło spolaryzowane. Izotropowa powierzchnia zgładu nie zmienia stanu polaryzacji wiązki światła. Przy badaniach w świetle spolaryzowanym istnieje możliwość popełnienia błędów związanych z niewłaściwym przygotowaniem zgładów.

• wytworzenie w czasie polerowania na powierzchni zgładu warstewki Beilby’ego, powodującej brak kontrastu w świetle spolaryzowanym,

• zbyt duży relief oraz błonki tlenkowe, mogące tworzyć się na powierzchni podczas trawienia utrudniają lub uniemożliwiają ocenę anizotropii składników strukturalnych.

6) Przygotowanie zgładu metalograficznego (próbki)

Prawidłowe przygotowanie powierzchni próbek metalograficznych do badań mikroskopowych obejmuje następujące czynności:

a) 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.

b) 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.

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

d) Polerowanie - po szlifowaniu próbki poddaje się polerowaniu sposobem mechanicznym lub elektrolitycznym. Polerowanie wykonuje się na tarczach obrotowych obciągniętych filcem i zwilżo­nych 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.

e) Trawienie próbek - 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.