آنالیز متالوگرافی راهی بسیار قدیمی برای مشاهده، بررسی و تحلیل ریزساختار فلزات است. امروزه بدون اشراف بر چارچوب های متالوگرافی و استفاده بهینه از آن، فرآیندهای پژوهشی، صنعتی و کنترل کیفیت فلزات با مشکل مواجه خواهند شد.
رابطه بین ریزساختار و خواص فیزیکی و مکانیکی مواد زمانی بهتر درک می‌شود که مواردی چون اندازه دانه، نوع ساختار متشکل از فازها و توزیع آن ها به دقت مشاهده شوند.
جهت مشاهده تصاویر متالوگرافی چدن داکتیل اینجا کلیک کنید
تعریف متالوگرافی
به علم، حرفه و هنر آماده سازی نمونه‌‌های فلزی و بررسی ریز ساختار میکروسکوپی آن‌ها متالوگرافی گفته می‌شود. در بسیاری از فلزات، دانهها دارای ابعادی میکروسکوپی هستند و قطری در حدود میکرون دارند؛ بنابراین اجزای آن ها باید با استفاده از میکروسکوپ نوری مشاهده و بررسی شوند. اما مشکل فقط بزرگنمایی نیست؛ بلکه سطح فلز نیز باید آماده شود. از آنجایی که در بررسی‌‌های میکروسکوپی فقط سطح اجسام مورد بررسی قرار می‌گیرد، باید سطحی بسیار تمیز جهت دستیابی به اجزای مهم ریز ساختاری فراهم شود. مجموعه عملیاتی که منجر به آماده شدن چنین سطحی شود و شرایط بررسی میکروسکوپی ریز ساختار را فراهم کند، متالوگرافی می‌نامیم.
آماده سازی نمونه جهت متالوگرافی
موفقیت در مطالعات میکروسکوپی و تحلیل ساختاری بیشتر مرهون آماده سازی مناسب نمونه‌ها است. نمونه آماده شده به روش صحیح باید دارای یک سطح صاف و آینه‌ای عاری از خراش، شکاف، زنگ، براده و سایر آلودگی‌های سطحی ناشی از مراحل آماده‌سازی نمونه باشد. پس از آماده سازی نمونه، سطح آن آماده بررسی ساختاری در زیر میکروسکوپ است.
در مواقعی که نمونه کوچکتر از آن است که بتوان به سادگی پرداختکاری نمود، نمونه مورد نظر مانت می‌شود. در اصطلاح به قرار دادن نمونه فلزی متالوگرافی داخل رزین اپوکسی یا هر ماده پلیمری دیگر که استحکام و سختی مناسب داشته باشد، گفته می‌شود.
پرداختکاری
اولین مرحله در راستای دستیابی به سطح صاف و صیقلی، استفاده از سنباده به منظور از بین بردن خراش‌های روی سطح نمونه است.
برای این منظور سنباده‌زنی را معمولاً با سنباده‌های مقاوم در برابر آب با درجه زبری پایین مثل ۸۰ یا ۱۰۰ شروع می‌کنند و به تدریج با کاهش درجه زبری سنباده از سنباده‌های شماره ۱5۰، ۲۲۰، ۳۶۰، ۶۰۰، ۸۰۰، ۱۲۰۰ و … استفاده می‌کنند. باید دقت داشت که در هر مرحله، نمونه به شکلی سنباده‌کاری شود که خراش‌های ایجاد شده در یک جهت ایجاد شوند و در مرحله‌ی بعد، نمونه طوری چرخانده شود که خراش‌ها عمود بر جهت قبلی باشند.
بسته به جنس فلز، معمولا پس از سنباده 1200 یا 1500 نوبت به پولیش‌کاری سطح نمونه می‌رسد. در این راستا از نمد و یک ماده ساینده با ذراتی به اندازه میکرون استفاده می‌شود. برخلاف سنباده‌کاری، پولیش‌کاری باید با ظرافت انجام شود تا یک سطح آینه‌ای و صیقلی به دست آید.
اچ کردن و ظاهرسازی ساختار
پس از پولیش‌کاری به جهت آشکار شدن ساختار قطعه، نمونه باید اچ (Etch) شود. به عملی که باعث اشکار شدن ساختار قطعه می‌شود به اصطلاح اچینگ(Etching) و به ماده‌ای که به وسیله آن این اتفاق رقم می‌خورد اچانت(Etchant) گفته می‌شود. اچانت بسته به جنس فلز می‌تواند اسیدی یا بازی باشد.
جهت مشاهده لیست محلول‌های اچانت مخصوص هر فلز اینجا کلیک کنید.
در زمان اچینگ، پس از تماس سطح صیقلی نمونه با اچانت، هر قسمت از ساختار فلز به یک میزان منحصر به فرد دچار خوردگی می‌شود در نتیجه در اثر این پدیده سطح نمونه در مقیاس میکروسکوپی دچار فرورفتگی می شود. در اثر تابش نور به سطح نمونه و دریافت نور بازتابیده شده از سطح نمونه در لنزهای میکروسکوپ می‌توان ساختار فلز مورد نظر را مشاهده نمود چرا که هر قسمت از ساختار نور تابیده شده را به شکل متفاوتی بازتاب می دهد. در اثر این پدیده تصویر متالوگرافی با طیف وسیعی از روشنایی و تیرگی به وجود می‌آید.
معمولا قسمتی از ساختار که انتروپی بالاتری دارد زودتر دچار خوردگی می‌شود به همین سبب در تصاویر متالوگرافی، مرزدانه‌ها نسبت به خود دانهها رنگ تیره‌تری دارند چرا که در یک مدت زمان یکسان، مرزدانه دچار خوردگی بیشتری شده است. خوردگی بیشتر به معنای تورفتگی بیشتر و تورفتگی بیشتر به معنای بازتاب کم‌تر نور می‌باشد.
بدون نظر