Металлографический анализ

Анализ микроструктуры металлов и сплавов является неотъемлемой частью металлургической экспертизы. Он позволяет дать ответы на множество вопросов, касающихся обнаружения в металле внутренних дефектов, недопустимых структурных составляющих, следов термообработки и пластической деформации, а также наличия или отсутствия поверхностных слоев. Информация по всем перечисленным факторам формирует общую картину о качестве исследуемого материала.

Наиболее распространенным и доступным методом исследования микроструктуры является оптическая микроскопия, позволяющая использовать увеличения до 1000 крат. Данный метод исследования требует специальной подготовки образца – изготовления микрошлифа, который заключается в:

  • получении зеркальной поверхности путем последовательных этапов шлифовки и полировки от бумаги с грубым зерном к велюровой ткани с частицами полировальной суспензии размером 0,5 мкм;
  • выявлении микроструктуры путем химического или электролитического травления.

Приготовление микрошлифов

В настоящее время процесс приготовления микрошлифов в большинстве лабораторий автоматизирован и позволяет подготавливать до 6 образцов одновременно. Это достигается, во-первых, приданием образцам унифицированной формы с помощью заливки эпоксидной или фенольной смолой, во-вторых, пневматическими прижимными держателями шлифовально-полировальных машин. Электронное управление данных машин позволяет устанавливать необходимые прижимную силу, скорость и время вращения, уровень подачи воды или полировальной суспензии.

Не смотря на автоматизацию процесса шлифоподготовки, некоторые металлы и сплавы требуют тонкой ручной доводки, чтобы не привнести в структуру исследуемого образца посторонних изменений — артефактов в виде, например, выкрошившихся или размазанных неметаллических включений. Поэтому опытный металлограф должен обладать определенным мастерством пробоподготовки, чувствовать в какую сторону изменить стандартные режимы приготовления шлифа для получения идеального результата.

Образцы, запрессованные в фенольной смоле

Образцы, запрессованные в фенольной смоле

Выявление микроструктуры

Зеркальная отполированная поверхность шлифа позволит оценить лишь присутствие в образце неметаллических включений, пор или микротрещин и, в редких случаях, слой другого металла на поверхности.
Оценка микроструктуры невозможна без ее предварительного выявления. Для этого используют специально подобранные реактивы, состав которых зависит от:

  • состава металла;
  • типа выявляемой структуры (феррит, бейнит, мартенсит, карбиды, неметаллические включения);
  • задач дальнейшего металлографического анализа (размер зерна, объемная доля фаз).

Существует множество справочной литературы с описанием составов реактивов для травления и методов их применения. Наиболее известные это справочники под авторством М. Беккерта и Х. Клемма, Л.В. Барановой и Э.Л. Деминой, и Джорджа Вандер Вурта издательства ASM International.

Применение поляризованного света для выявления бейнита реечной морфологии

Применение поляризованного света для выявления бейнита реечной морфологии

Металлографический анализ

Как только структура выявлена, можно приступать непосредственно к интерпретации микроструктуры и ее количественной оценке. Для этого на микроскопе подбирается необходимое увеличение, режим освещения, дополнительные оптические призмы или фильтры.

Оценка микроструктуры проводится в соответствии с утвержденными стандартами и может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме с помощью анализатора изображений. Но, независимо от режима оценки, качество и достоверность металлографического анализа будут всегда напрямую зависеть от опытности эксперта-металловеда, проводящего данный анализ.

Пример количественного анализа зеренной структуры

Пример количественного анализа зеренной структуры

0 ответы

Ответить

Хотите присоединиться к обсуждению?
Не стесняйтесь вносить свой вклад!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *