دستورالعمل استاندارد براي آماده سازي نمونه هاي متالوگرافي

دستورالعمل استاندارد براي آماده سازي نمونه هاي متالوگرافي

هدف (Scope) :

هدف اوليه ي آزمايشات متالوگرافي آشكاركردن ساختمان و ساختار فلزات و آلياژهاي آنها به وسيله ي ميكروسكوپ نوري است . در تمام موارد انتخاب و آماده سازي مناسب نمونه داراي بيشترين اهميت است . در اين مقاله عمل هايي را كه از لحاظ تجربي براي يك متالوگرافي رضايت بخش است، تشريح مي شود .

اهميت و كاربرد (Significance and Use) :

ريز ساختار تاثير قوي در خواص و كاربردهاي موفقيت آميز فلزات و آلياژها دارد . تعيين و كنترل ريز ساختار نياز به آزمايشات متالوگرافي دارد . بيشترين كاربرد آزمايشات متالوگرافي بيان تحولات ريز ساختار است . انتخاب مناسب مكاني از نمونه و جهت آن تعداد نمونه هاي مورد بررسي را كاهش 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 هاي متالوگرافي ( Selection of Metallographic Speciments) :

 برش متقاطع يا برش عرضي عمود بر محور اصلي ماده مناسب براي آشكار كردن ريز ساختار براي موارد زير مي باشد :
تغييرات در ساختار از مركز تا سطح
توزيع ناخالصي هاي غير فلزي در سرتاسر برش
دكربوره شدن سطح يك ماده ي آهني
عمق عيوب سطح
عمق خوردگي
ضخامت پوشش محافظ
ساختار پوشش محافظ

برش طولي موازي با محور اصلي ماده مناسب براي بيان اطلاعات زير است :
مقدار ناخالصي هاي فولاد
درجه ي تغيير شكل پلاستيك همان طور كه به وسيله ي تغيير شكل دانه ها نشان داده مي شود .
حضور و يا عدم حضور banding در ساختار
كيفيت به دست آمده با هر عمليات حرارتي
مكان هايي از سطح كه مورد آزمايش قرار مي گيرند بايد هميشه در گزارش بيان شوند همانند شكل 1 .

A سطح نورد شده
B جهت نورد
C لبه ي نورد
D برش طولي موازي با سطح نورد
F برش عرضي
G برش طولي شعاعي
H برش طولي مماسي

اندازه ي نمونه هاي متالوگرافي (Size of Metallographic Speciments) :

طول نمونه هاي متالوگرافي براي پوليش معمولا 12 تا 25 mm در نمونه هاي چهارگوش و قطر 12 تا 25 mm در نمونه هاي دايره اي شكل است . ارتفاع اين نمونه ها هم نبايد بيشتر از حد لازم براي گرفتن حين پوليش باشد .
اگر نمونه كوچكتر از مقدار مناسب بود بايد با چيزي نگه داري شود اگر بزرگتر از حد مجاز بود هم مي تواند با چيزي نگه داري شود يا نه .

برش نمونه هاي متالوگرافي :
براي برش ريزساختار بايد مراقب باشيم كه ميزان تغيير ريزساختار را در حين برش به كمترين مقدار برسانيم.
سه نوع معمول از برش به ترتيب زير است :
اره كردن : با دست يا ماشين با بكارگيري مواد روانساز آسان و سريع و خنك است اين روش براي تمام مواد با سختي زير HRC 35 بكار مي رود.اين روش سطحي زبر را توليد مي كند كه با روش هاي بعدي بايد تعمير شود.
چرخ برنده ي ساينده : سطحي صاف ايجاد مي كند كه اغلب سطح آماده براي سنباده ي نرم است . سريعتر از اره كردن است .انتخاب چرخ برنده, ماده ي روان ساز, شرايط خنك كنندگي و سختي فلز بر كيفيت برش تاثير مي گذارد . به عنوان يك قانون كلي مواد نرم با چرخ bond سخت و مواد سخت با چرخ bond نرم بريده مي شوند. چرخ هاي برشي ساينده مناسب براي فلزات با سختي بالاي حدودا HRC 35 مي باشند
برش شعله اي : به طور كامل ساختار فلز در لبه برش داده شده با شعله عوض مي شود .اگر برش شعله اي براي بريدن نمونه ضروري است نمونه بايد بزرگتر بريده شود تا بعدا با ديگر روش ها كه ساختار ماده را عوض نمي كند به اندازه ي مناسب در آيد .

نگه داري نمونه ها (Mounting of Speciments) :

نگه داري نمونه جايي ضرورت دارد كه نمونه كوچك يا نازك يا ناشناخته است و يا احتمال خراب شدن آن است و يا جايي كه لبه هاي نمونه مورد آزمايش است .
نمونه ها به طور مكانيكي در پلاستيك و يا يك تركيبي از دو حلب نگه داري مي شوند .

نگه داري مكانيكي :
نمونه هاي ورقه اي يا تسمه اي به وسيله ي گيره يا اتصال به صورت بسته به يكديگر به طوري كه دو انتهاي آنها پيچ مي شود نگه داري مي شوند.
براي جلوگيري از تراوش مواد پوليش و اچ به داخل پوشش از ورقه هاي پر كننده استفاده مي كنند نيز اگر سطح نمونه داراي اختلال باشد از ورق پر كننده استفاده مي كنند .
نمونه ها قبل از قرار گيري در گيره با رزين اپوكسي يا فنوليك پوشانده مي شوند تا اعوجاج حين پوليش يا اچ را كاهش دهند .
ماده ي گيره بايد تركيبي شبيه نمونه داشته باشد تا از تاثيرات گالوانيكي كه عمل اچ را متوقف مي كند جلوگيري شود . اگر ماده ي تسمه توسط محلول اچ سريع مورد حمله قرار گيرد نمونه اچ نخواهد شد.
براي كاهش گرد شدن لبه هاي نمونه در حين سنباده و پوليش كردن , گيره بايد سختي همانند نمونه داشته باشد.
فشار زياد گيره ممكن است كه نمونه را خراب كند در حالي كه محكم چسباندن براي جلوگيري از اعوجاج نياز است .

نگه داري پلاستيكي :
اين روش رايج ترين روش براي نگه داري نمونه هاي متالوگرافي است . نمونه ها بايد در پلاستيك جا داده شوند تا خراب نشوند و شكلي يكنواخت را براي آماده سازي دستي و اتومات داشته باشند .پوشش پلاستيكي به دو دسته ي نگه دارنده فشاري و castable تقسيم مي شوند .

پاكيزگي (Cleanliness) :

در حين آماده سازي نمونه ضروري است . تمام گريس ها و روغن هاي روي نمونه بايد با محلول هاي آلي مناسب پاك شود .تميزكاري با روش Ultrasonic سطح را با از بين بردن مواد باقي مانده تميزتر خواهد كرد
هر پوششي از فلز كه در فصل مشترك اچ بعدي فلز پايه قرار دارد بايد قبل از پوليش از بين رود. اگر اچ نياز است

سنباده زني و پوليش (Gringing and Polishing) :

سنباده زني شامل دو مرحله ي زبر و نرم مي باشد .
سنباده ي زبر (سنباده 180 و زبرتر ) براي موارد زير انجام مي شود :
مسطح كردن يك سطح بي نظم و يا خراب
اصلاح اندازه و ديگر شرايط سطح قبل از عمل نگه داري
از بين بردن مقدار قابل ملاحظه اي از ماده ي نمونه براي دستيابي به يك سطح دلخواه براي پوليش
و…
سنباده ي نرم : نمونه روي ورقه هاي متناوبا نرم تر به همراه آب براي شستن ذرات سنباده و عمل كردن به عنوان يك روانساز سنباده زده مي شود .
سنباده زني روش هاي مختلفي دارد از ورقه ي ساينده شروع و حتي وسايل اتومات براي اين كار وجود دارند
سنباده زني با به كار گيري ورق هايي كه در طي مراحل نرم تر مي شوند و ورق جديد اثر زبري قبلي را از بين مي برد انجام مي شود.
بعد از پايان سنباده زني نمونه بايد كاملا تميز شود .

پوليش كردن :

پوليش متمايز از سنباده است چراكه شامل يك سنباده ي نرم است به وسيله صفحه ي نگه دارنده و يك ماده ي روانساز محافظت مي شود . عمل پوليش نيز مي تواند دستي يا اتومات باشد .
روش دستي شامل نگه داري نمونه با دست بر خلاف حركت چرخ سنباده ي دوار و حركت نمونه در يك مسير بيضي شكل به دور چرخ است .نمونه بايد در تماس با چرخ قرار داشته باشد .
در روش اتومات ديسكي ثابت مطابق با چندين نمونه مي باشد نمونه ها بر روي ثابت تا پايا ن آماده سازي قرار مي گيرند .
مزيت سنباده زني و پوليش اتومات كيفيت بهتر آماده سازي نمونه ها و كاهش زمان براي آماده كردن تعداد زيادي نمونه است .

بعد ازاين عمل نمونه آماده ي اچ و مشاهده ي ريز ساختار به وسيله ي ميكروسكوپ نوري خواهد بود .

پوشش دادن نمونه ها(Plating of Specimens) :

نمونه ها يي كه احتمال شكست آنها وجود دارد يا اينكه سالم ماندن لبه هاي آنها اهميت دارد پوشش داده مي شوند . اين نمونه ها معمولاً قبل از فرايند هاي سنباده و پوليش پوشش دار مي شوند .
سطح نمونه بايد كاملا تميز باشد تا پوشش چسبندگي خوبي با نمونه داشته باشد .