metals

دستورالعمل استاندارد برای آماده سازی نمونه های متالوگرافی

هدف (Scope) :

هدف اولیه ی آزمایشات متالوگرافی آشکارکردن ساختمان و ساختار فلزات و آلیاژهای آنها به وسیله ی میکروسکوپ نوری است . در تمام موارد انتخاب و آماده سازی مناسب نمونه دارای بیشترین اهمیت است . در این مقاله عمل هایی را که از لحاظ تجربی برای یک متالوگرافی رضایت بخش است، تشریح می شود .

اهمیت و کاربرد (Significance and Use) :

ریز ساختار تاثیر قوی در خواص و کاربردهای موفقیت آمیز فلزات و آلیاژها دارد . تعیین و کنترل ریز ساختار نیاز به آزمایشات متالوگرافی دارد . بیشترین کاربرد آزمایشات متالوگرافی بیان تحولات ریز ساختار است . انتخاب مناسب مکانی از نمونه و جهت آن تعداد نمونه های مورد بررسی را کاهش خواهد داد .

منابع (Referenced) :

ASTM Standards:

E 7 Terminology Relating to Metallography
E 45 Practice for Determining the Inclusion Content of Steel.
E 340 Test Method for Macroetching Metals and Alloys
E 407 Test Methods for Microetching Metals and Alloys
E 1077 Test Method for Estimating the Dapth of Decarburization of Steel Speciments
E 1268 Practice for Assessing the Degree of Banding or Orientation of Microstructures
E 1558 Guide to Electrolytic Polishing of Metallographic Speciments

انتخاب نمونه های متالوگرافی ( Selection of Metallographic Speciments) :

 برش متقاطع یا برش عرضی عمود بر محور اصلی ماده مناسب برای آشکار کردن ریز ساختار برای موارد زیر می باشد :
تغییرات در ساختار از مرکز تا سطح
توزیع ناخالصی های غیر فلزی در سرتاسر برش
دکربوره شدن سطح یک ماده ی آهنی
عمق عیوب سطح
عمق خوردگی
ضخامت پوشش محافظ
ساختار پوشش محافظ

برش طولی موازی با محور اصلی ماده مناسب برای بیان اطلاعات زیر است :
مقدار ناخالصی های فولاد
درجه ی تغییر شکل پلاستیک همان طور که به وسیله ی تغییر شکل دانه ها نشان داده می شود .
حضور و یا عدم حضور banding در ساختار
کیفیت به دست آمده با هر عملیات حرارتی
مکان هایی از سطح که مورد آزمایش قرار می گیرند باید همیشه در گزارش بیان شوند همانند شکل ۱ .

0301

A سطح نورد شده
B جهت نورد
C لبه ی نورد
D برش طولی موازی با سطح نورد
F برش عرضی
G برش طولی شعاعی
H برش طولی مماسی

اندازه ی نمونه های متالوگرافی (Size of Metallographic Speciments) :

طول نمونه های متالوگرافی برای پولیش معمولا ۱۲ تا ۲۵ mm در نمونه های چهارگوش و قطر ۱۲ تا ۲۵ mm در نمونه های دایره ای شکل است . ارتفاع این نمونه ها هم نباید بیشتر از حد لازم برای گرفتن حین پولیش باشد .
اگر نمونه کوچکتر از مقدار مناسب بود باید با چیزی نگه داری شود اگر بزرگتر از حد مجاز بود هم می تواند با چیزی نگه داری شود یا نه .

برش نمونه های متالوگرافی :
برای برش ریزساختار باید مراقب باشیم که میزان تغییر ریزساختار را در حین برش به کمترین مقدار برسانیم.
سه نوع معمول از برش به ترتیب زیر است :
اره کردن : با دست یا ماشین با بکارگیری مواد روانساز آسان و سریع و خنک است این روش برای تمام مواد با سختی زیر HRC 35 بکار می رود.این روش سطحی زبر را تولید می کند که با روش های بعدی باید تعمیر شود.
چرخ برنده ی ساینده : سطحی صاف ایجاد می کند که اغلب سطح آماده برای سنباده ی نرم است . سریعتر از اره کردن است .انتخاب چرخ برنده, ماده ی روان ساز, شرایط خنک کنندگی و سختی فلز بر کیفیت برش تاثیر می گذارد . به عنوان یک قانون کلی مواد نرم با چرخ bond سخت و مواد سخت با چرخ bond نرم بریده می شوند. چرخ های برشی ساینده مناسب برای فلزات با سختی بالای حدودا HRC 35 می باشند
برش شعله ای : به طور کامل ساختار فلز در لبه برش داده شده با شعله عوض می شود .اگر برش شعله ای برای بریدن نمونه ضروری است نمونه باید بزرگتر بریده شود تا بعدا با دیگر روش ها که ساختار ماده را عوض نمی کند به اندازه ی مناسب در آید .

نگه داری نمونه ها (Mounting of Speciments) :

نگه داری نمونه جایی ضرورت دارد که نمونه کوچک یا نازک یا ناشناخته است و یا احتمال خراب شدن آن است و یا جایی که لبه های نمونه مورد آزمایش است .
نمونه ها به طور مکانیکی در پلاستیک و یا یک ترکیبی از دو حلب نگه داری می شوند .

نگه داری مکانیکی :
نمونه های ورقه ای یا تسمه ای به وسیله ی گیره یا اتصال به صورت بسته به یکدیگر به طوری که دو انتهای آنها پیچ می شود نگه داری می شوند.
برای جلوگیری از تراوش مواد پولیش و اچ به داخل پوشش از ورقه های پر کننده استفاده می کنند نیز اگر سطح نمونه دارای اختلال باشد از ورق پر کننده استفاده می کنند .
نمونه ها قبل از قرار گیری در گیره با رزین اپوکسی یا فنولیک پوشانده می شوند تا اعوجاج حین پولیش یا اچ را کاهش دهند .
ماده ی گیره باید ترکیبی شبیه نمونه داشته باشد تا از تاثیرات گالوانیکی که عمل اچ را متوقف می کند جلوگیری شود . اگر ماده ی تسمه توسط محلول اچ سریع مورد حمله قرار گیرد نمونه اچ نخواهد شد.
برای کاهش گرد شدن لبه های نمونه در حین سنباده و پولیش کردن , گیره باید سختی همانند نمونه داشته باشد.
فشار زیاد گیره ممکن است که نمونه را خراب کند در حالی که محکم چسباندن برای جلوگیری از اعوجاج نیاز است .

نگه داری پلاستیکی :
این روش رایج ترین روش برای نگه داری نمونه های متالوگرافی است . نمونه ها باید در پلاستیک جا داده شوند تا خراب نشوند و شکلی یکنواخت را برای آماده سازی دستی و اتومات داشته باشند .پوشش پلاستیکی به دو دسته ی نگه دارنده فشاری و castable تقسیم می شوند .

پاکیزگی (Cleanliness) :

در حین آماده سازی نمونه ضروری است . تمام گریس ها و روغن های روی نمونه باید با محلول های آلی مناسب پاک شود .تمیزکاری با روش Ultrasonic سطح را با از بین بردن مواد باقی مانده تمیزتر خواهد کرد
هر پوششی از فلز که در فصل مشترک اچ بعدی فلز پایه قرار دارد باید قبل از پولیش از بین رود. اگر اچ نیاز است

سنباده زنی و پولیش (Gringing and Polishing) :

سنباده زنی شامل دو مرحله ی زبر و نرم می باشد .
سنباده ی زبر (سنباده ۱۸۰ و زبرتر ) برای موارد زیر انجام می شود :
مسطح کردن یک سطح بی نظم و یا خراب
اصلاح اندازه و دیگر شرایط سطح قبل از عمل نگه داری
از بین بردن مقدار قابل ملاحظه ای از ماده ی نمونه برای دستیابی به یک سطح دلخواه برای پولیش
و…
سنباده ی نرم : نمونه روی ورقه های متناوبا نرم تر به همراه آب برای شستن ذرات سنباده و عمل کردن به عنوان یک روانساز سنباده زده می شود .
سنباده زنی روش های مختلفی دارد از ورقه ی ساینده شروع و حتی وسایل اتومات برای این کار وجود دارند
سنباده زنی با به کار گیری ورق هایی که در طی مراحل نرم تر می شوند و ورق جدید اثر زبری قبلی را از بین می برد انجام می شود.
بعد از پایان سنباده زنی نمونه باید کاملا تمیز شود .

پولیش کردن :

پولیش متمایز از سنباده است چراکه شامل یک سنباده ی نرم است به وسیله صفحه ی نگه دارنده و یک ماده ی روانساز محافظت می شود . عمل پولیش نیز می تواند دستی یا اتومات باشد .
روش دستی شامل نگه داری نمونه با دست بر خلاف حرکت چرخ سنباده ی دوار و حرکت نمونه در یک مسیر بیضی شکل به دور چرخ است .نمونه باید در تماس با چرخ قرار داشته باشد .
در روش اتومات دیسکی ثابت مطابق با چندین نمونه می باشد نمونه ها بر روی ثابت تا پایا ن آماده سازی قرار می گیرند .
مزیت سنباده زنی و پولیش اتومات کیفیت بهتر آماده سازی نمونه ها و کاهش زمان برای آماده کردن تعداد زیادی نمونه است .

بعد ازاین عمل نمونه آماده ی اچ و مشاهده ی ریز ساختار به وسیله ی میکروسکوپ نوری خواهد بود .

پوشش دادن نمونه ها(Plating of Specimens) :

نمونه ها یی که احتمال شکست آنها وجود دارد یا اینکه سالم ماندن لبه های آنها اهمیت دارد پوشش داده می شوند . این نمونه ها معمولاً قبل از فرایند های سنباده و پولیش پوشش دار می شوند .
سطح نمونه باید کاملا تمیز باشد تا پوشش چسبندگی خوبی با نمونه داشته باشد .

۱۳۹۵/۰۲/۲۷

دستورالعمل استاندارد برای آماده سازی نمونه های متالوگرافی

دستورالعمل استاندارد برای آماده سازی نمونه های متالوگرافی هدف (Scope) : هدف اولیه ی آزمایشات متالوگرافی آشکارکردن ساختمان و ساختار فلزات و آلیاژهای آنها به وسیله […]