¿Cuáles son los pasos para la preparación de muestras utilizando un microscopio metalográfico?

Los microscopios metalúrgicos tienen diferentes modos de observación como campo brillante, campo oscuro, luz polarizada e interferencia diferencial. En el proceso de observación de estructuras metalográficas, el método más utilizado es el de campo brillante, y la mayoría de las inspecciones metalográficas se pueden realizar en modo de campo brillante. Sin embargo, el campo oscuro, la luz polarizada y la interferencia diferencial tienen funciones únicas en el análisis de materiales.

Entonces, ¿cuáles son los pasos para la preparación de muestras utilizando un microscopio metalográfico?

1) Muestreo

La toma de muestras de los materiales y piezas metálicas que deben probarse se denomina “muestreo”. La selección de los lugares de muestreo y las superficies de molienda debe basarse en los requisitos del análisis. Hay muchos métodos de interceptación. Para materiales blandos, se puede utilizar aserrado, torneado, cepillado, etc.; para materiales duros, puede utilizar métodos de corte como cortadoras de muelas o máquinas cortadoras de alambre; para materiales duros y quebradizos, puede utilizar métodos de martillado. Independientemente del método utilizado, se debe tener cuidado para evitar y reducir la distorsión del tejido causada por la deformación plástica o el calentamiento. No existe una regulación uniforme sobre el tamaño de la muestra. Desde la perspectiva de la facilidad de sujeción y pulido, el diámetro o longitud lateral es generalmente de 15 a 20 mm y la altura es de 12 a 18 mm. Para aquellas muestras que son demasiado pequeñas, de forma irregular y necesitan proteger los bordes, se puede utilizar montaje o sujeción mecánica.

El montaje de muestras metalográficas se lleva a cabo utilizando plásticos termoplásticos (como cloruro de polivinilo), plásticos termoestables (como polvo de baquelita) y plásticos de condensación (como resina epoxi + agente de curado) como cargas. Los dos primeros tipos pertenecen a rellenos de fraguado en caliente, y el fraguado en caliente debe realizarse en un equipo especial: una máquina de incrustaciones. El tercer tipo pertenece a la masilla de fraguado en frío.

2) Molienda gruesa

El propósito de la molienda gruesa tiene principalmente los siguientes tres puntos:

Recorte Algunos especímenes, como los derribados con martillo, tienen formas muy irregulares y deben ser molidos en bruto y recortados para obtener especímenes de forma regular;

Molienda No importa qué método se utilice para tomar muestras, los cortes a menudo no son muy suaves. Para alisar la superficie de observación y eliminar la capa deformada producida durante el corte, es necesario un desbaste grueso;

Bajo la premisa de que el biselado no afecta el propósito de la observación, los bordes y esquinas de la muestra deben pulirse para evitar rayar el papel de lija y la tela de pulido.

3) Molienda fina

Después del pulido basto, todavía quedan marcas de desgaste gruesas y profundas en la superficie de pulido. Para eliminar estas marcas de desgaste es necesario realizar un rectificado fino. La molienda fina se puede dividir en dos tipos: molienda manual y molienda mecánica. En la actualidad, la molienda mecánica es el principal método de molienda.

El equipo de molienda mecánica más utilizado en la actualidad es la máquina de pre-molienda. El motor hace girar el disco cubierto con papel de lija al agua. Al moler, mueva la muestra hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección radial del disco. La fuerza debe ser uniforme y la muestra debe enjuagarse con agua mientras se muele. El flujo de agua no solo desempeña la función de enfriar la muestra, sino que también utiliza la fuerza centrífuga para empujar continuamente las partículas de arena caídas, los desechos abrasivos, etc. hacia el borde del plato giratorio. La velocidad de rectificado mecánico es mucho más rápida que la del rectificado manual, pero la planitud no es lo suficientemente buena y la capa de deformación de la superficie también es grave. Por lo tanto, las muestras con requisitos más altos o materiales más blandos deben molerse manualmente.

4) Pulido

El propósito del pulido es eliminar las finas marcas de pulido que quedan en la superficie de pulido después del pulido fino para obtener una superficie de espejo brillante y sin rastros. Existen tres métodos de pulido: pulido mecánico, pulido electrolítico y pulido químico, entre los que se utiliza habitualmente el pulido mecánico. El pulido mecánico se realiza en una máquina pulidora. La tela para pulir (la lona se usa comúnmente para el pulido grueso y la tela de lana se usa comúnmente para el pulido fino) se empapa en agua, se aplana, se aprieta y se fija en el disco de pulido.

Inicie el interruptor para girar el disco de pulido en sentido antihorario y rocíe una cantidad adecuada de líquido de pulido (una suspensión de óxido de aluminio, óxido de cromo u polvo de pulido de óxido de hierro más agua) sobre el disco para pulir. Al pulir, debes prestar atención a:

La muestra se mueve lentamente hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la dirección radial del disco y, al mismo tiempo, gira en la dirección opuesta al disco de pulido. Cuando el pulido esté a punto de finalizar, realice un breve posicionamiento y un ligero pulido.

Durante el proceso de pulido, se debe agregar con frecuencia una cantidad adecuada de líquido de pulido o agua para mantener la humedad del disco de pulido. Si el disco de pulido está demasiado sucio o contiene partículas gruesas, debe enjuagarse antes de continuar usándolo.

El tiempo de pulido debe acortarse tanto como sea posible y no demasiado largo. Para cumplir con este requisito, se puede dividir en dos pasos: pulido basto y pulido fino.

Al pulir metales no ferrosos (como cobre, aluminio y sus aleaciones, etc.), lo mejor es aplicar un poco de jabón o dejar caer una cantidad adecuada de agua con jabón sobre el disco de pulido.

5) Erosión

Cuando se observa la muestra pulida bajo un microscopio metalográfico, sólo se puede ver la superficie pulida brillante. También se pueden ver rayones, manchas de agua o inclusiones no metálicas, grafito y grietas en el material. Sin embargo, es necesario analizar el metal. También se debe grabar la estructura de fases.

Existen muchos métodos de grabado. El método más utilizado es el grabado químico, que utiliza la disolución química y el grabado electroquímico de la muestra mediante el agente de grabado para exponer el tejido.

El grabado de metal puro (o solución sólida uniforme monofásica) es básicamente un proceso de disolución química. Los átomos ubicados en los límites de los granos tienen mayor energía libre y menor estabilidad que los átomos dentro del grano, por lo que se graban fácilmente para formar ranuras. El interior de los granos está ligeramente grabado y generalmente mantiene el plano pulido original. Bajo observación de campo brillante, se puede ver que los granos individuales están separados por límites de grano. Si el grabado es más profundo, también se puede encontrar el fenómeno de diferente brillo y oscuridad de cada grano. Esto se debe a que los átomos de cada grano están dispuestos en diferentes direcciones. Después del grabado, el grado de inclinación entre la superficie expuesta, en la que predomina la disposición más densa de las superficies, y la superficie pulida original.