86517 IMG0 141 (2)

ELEMENTY METALOGRAFII

Metalografia jest ważną metodą badań metaloznawczych. Polega na oględziny odpowiednio przygotowanej powierzchni preparatu i wnioskowaniu na podstawie obrazt o jakości struktury fazowej badanego materiału. Z przytoczonej definicji wynikają d*, warunki prowadzenia badań:

-    posiadanie urządzenia umożliwiającego obserwację preparatu,

-    przygotowanie powierzchni preparatu, odpowiednie do urządzenia.

Wyróżnia się trzy rodzaje badań metalograficznych:

-    makroskopię,

-    mikroskopię (metalografię) jakościową,

-    mikroskopię (metalografię) ilościową.

Badania makroskopowe realizuje się przy użyciu małych powiększeń, nie przeto czających (20 -r 25) x. W związku z tym obserwacje prowadzi się najczęściej okiec nieuzbrojonym albo przy użyciu lupy. Do obserwacji powierzchni „chropowatych', np. przełomów w badaniach faktograficznych, stosuje się specjalny mikroskop stereoskopowy. Przy małym powiększeniu użytecznym (do kilkudziesięciu razj| odznacza się on znaczną głębią ostrości, dzięki podwójnemu układowi optycznemu tworzącemu dwa niezależne nakładające się obrazy preparatu.

Badania mikroskopowe realizuje się przy użyciu powiększeń większych ol (20 -r 25) x, za pośrednictwem mikroskopu metalograficznego świetlnego lub elektronowego. Pierwszy zapewnia powiększenia do 1400 x przy bardzo małej głębi ostrości. Mikroskop elektronowy prześwietleniowy zapewnia powiększenia do 200 -T- 300 tysięcy razy również przy bardzo małej głębi ostrości; wymaga przy tym przygotowywania specjalnych preparatów: replik lub folii. Mikroskop elektronowy skaningowy zapewnia mniejsze powiększenia, do 100 tysięcy razy, przy bardzo dużą głębi ostrości. Dzięki temu można oglądać na nim zarówno przygotowane próbki jak i surowe powierzchnie.

7.1. PREPARATYKA

■wygotowanie powierzchni preparatu do badań metalograficznych ma na celu . _vllienie mikrostruktury materiału. W razie badania dużych przedmiotów wycina Ję j nich próbki, przy czym czynność ta nie może zmienić mikrostruktury. Wycinanie przeprowadza się obróbką skrawaniem (pitą, frezem tarczowym, przez struganie), a jeżeli z powodu wymiarów lub ciężaru przedmiotu jest to niemożliwe _ palnikiem acetylenowo-tlenowym. W tym ostatnim przypadku niezbędne jest pozostawienie naddatku grubości 5 -f-10 mm (strefa wpływu ciepła), który następnie usuwa się przez skrawanie. W razie małych przedmiotów do badań wykorzystuje się ich powierzchnie albo przekroje. Wybór miejsca pobrania próbki z przedmiotu zależy od celu badań i wymaga dużego doświadczenia.

Przygotowanie powierzchni próbki do badań, tzw. zgladu, po wstępnym wyrównaniu powierzchni obróbką skrawaniem polega na szlifowaniu, polerowaniu i trawieniu.

Szlifowanie przeprowadza się papierami ściernymi o coraz drobniejszym ziarnie (danym papierem do zaniku rys z poprzednio stosowanego papieru). Szlifowanie wykonuje się ręcznie albo mechanicznie na szlifierkach taśmowych lub tarczowych.

Polerowanie mechaniczne przeprowadza się na tkaninie (sukno, filc, nylon) zwilżonej wodną zawiesiną środka polerskiego, np. tlenku glinu, aż do zaniku wszelkich rys i uzyskania lustrzanej powierzchni. Polerowanie również można przeprowadzać ręcznie lub przy użyciu polerek, analogicznych do szlifierek.

W czasie szlifowania i polerowania mechanicznego docisk próbki do materiału ściernego (polerskiego) w zasadzie powinien być proporcjonalny do twardości. Niezależnie, w czasie polerowania wstępnego, wskazany jest większy docisk i tkanina o krótkim włosie (brezent, nylon), a w końcowej fazie - mniejszy i tkanina o długim włosie (sukno, filc). Docisk próbki powinien być równomiernie rozłożony, dla uniknięcia wypukłego zgładu.

Docisk próbki nie dostosowany do jej twardości wytwarza podpowierzchniową warstwę odkształconą plastycznie - tzw. warstwę Beilby'ego - zniekształcającą obraz mikrostruktury. Poprawnie szlifowana i polerowana próbka ma warstwę Bcilby’ego takiej grubości, iż ulega ona rozpuszczeniu podczas trawienia.

Obok mechanicznego często jest stosowane polerowanie elektrolityczne. Próbka włączona jest jako anoda w obwód prądu stałego, o odpowiednich warunkach prądowych i odpowiednim elektrolicie. Przy powierzchni metalu tworzy się warstewka produktów reakcji elektrolit-metal o dużym stężeniu i znacznej oporności właściwej. Nad występami powierzchni warstewka ta jest cieńsza, a więc jej opór jest mniejszy, natomiast nad wgłębieniami grubsza warstewka ma większy opór. Z prawa Ohma wiadomo, że przy ustalonym napięciu przez miejsca o mniejszym oporze płynie prąd o większym natężeniu. Anodowe rozpuszczanie polega więc na szybszym rozpuszczaniu się występów niż wgłębień, co prowadzi do uzyskiwania powierzchni próbki o bardzo dużej gładkości.

Polerowanie elektrolityczne przeprowadza się przy użyciu tzw. elektropolerki