Каковы этапы подготовки проб с использованием металлографического микроскопа?

Металлургические микроскопы имеют различные режимы наблюдения, такие как светлое поле, темное поле, поляризованный свет и дифференциальная интерференция. В процессе наблюдения металлографических структур наиболее широко используется метод светлого поля, и большинство металлографических исследований можно проводить в режиме светлого поля. Однако темное поле, поляризованный свет и дифференциальная интерференция играют свою уникальную роль в анализе материалов.

Итак, каковы этапы подготовки проб с использованием металлографического микроскопа?

1) Выборка

Отбор проб металлических материалов и деталей, подлежащих испытанию, называется «отбором проб». Выбор мест отбора проб и поверхностей измельчения должен основываться на требованиях анализа. Существует множество методов перехвата. Для мягких материалов можно использовать распиловку, токарную обработку, строгание и т. д.; для твердых материалов можно использовать такие методы резки, как шлифовальные круги или станки для резки проволоки; для твердых и хрупких материалов можно использовать методы ковки. Независимо от того, какой метод используется, следует позаботиться о том, чтобы избежать и уменьшить деформацию тканей, вызванную пластической деформацией или нагревом. Единого регулирования размера выборки не существует. С точки зрения удобства удержания и шлифования диаметр или длина стороны обычно составляет 15–20 мм, а высота – 12–18 мм. Для образцов слишком маленьких размеров, неправильной формы и необходимости защиты кромок можно использовать монтаж или механический зажим.

Закрепление металлографических образцов осуществляется с использованием в качестве наполнителей термопластичных пластиков (например, поливинилхлорида), термореактивных пластиков (например, бакелитового порошка) и конденсирующихся пластиков (например, эпоксидной смолы + отвердителя). Первые два типа относятся к шпатлевкам горячего схватывания, причем горячее схватывание необходимо производить на специальном оборудовании – инкрустации. Третий тип относится к наполнителям холодного отверждения.

2) Грубое измельчение

Цель грубого измельчения в основном состоит из следующих трех пунктов:

Обрезка Некоторые образцы, например, сбитые молотком, имеют очень неправильную форму, их необходимо грубо отшлифовать и обрезать до образцов правильной формы;

Шлифование Независимо от того, какой метод отбора проб используется, срезы часто получаются не очень гладкими. Для того чтобы сгладить поверхность наблюдения и удалить деформированный слой, образующийся при резке, необходима черновая шлифовка;

При условии, что снятие фаски не влияет на цель наблюдения, края и углы образца необходимо отшлифовать, чтобы не поцарапать наждачную бумагу и полировальную ткань.

3) Тонкое измельчение

После грубого шлифования на шлифовальной поверхности все еще остаются грубые и глубокие следы износа. Чтобы устранить эти следы износа, необходимо провести тонкую шлифовку. Тонкое измельчение можно разделить на два типа: ручное и механическое. В настоящее время основным методом измельчения является механическое измельчение.

В настоящее время наиболее часто используемым механическим шлифовальным оборудованием является машина предварительного шлифования. Двигатель приводит во вращение диск, покрытый водной наждачной бумагой. При шлифовании перемещайте образец вперед и назад вдоль радиального направления диска. Сила должна быть равномерной, а образец во время измельчения следует промывать водой. Поток воды не только играет роль охлаждения образца, но и использует центробежную силу, непрерывно доставляя выпавшие частицы песка, абразивный мусор и т. д. к краю поворотного стола. Скорость шлифования при механическом шлифовании намного выше, чем при ручном шлифовании, но плоскостность недостаточно хорошая, а слой поверхностной деформации также серьезен. Поэтому образцы с более высокими требованиями или более мягкими материалами следует шлифовать вручную.

4) Полировка

Цель полировки — удалить следы тонкой шлифовки, оставшиеся на шлифовальной поверхности после тонкой шлифовки, чтобы получить яркую и бесследную зеркальную поверхность. Существует три метода полировки: механическая полировка, электролитическая полировка и химическая полировка, среди которых обычно используется механическая полировка. Механическая полировка производится на полировальной машине. Полировальную ткань (холст обычно используется для грубой полировки, а шерстяная ткань обычно используется для тонкой полировки) смачивается в воде, распрямляется, затягивается и фиксируется на полировальном диске.

Включите переключатель, чтобы повернуть полировальный диск против часовой стрелки, и распылите необходимое количество полировальной жидкости (суспензии полировального порошка оксида алюминия, оксида хрома или оксида железа плюс вода) на диск для полировки. При полировке следует обратить внимание на:

Образец медленно перемещается вперед и назад вдоль радиального направления диска и в то же время вращается в направлении, противоположном полировальному диску. Когда полировка подходит к концу, выполните короткое позиционирование и легкую полировку.

Во время процесса полировки следует часто добавлять необходимое количество полировочной жидкости или воды, чтобы поддерживать влажность полировального диска. Если полировальный диск слишком загрязнен или содержит крупные частицы, его необходимо промыть перед дальнейшим использованием.

Время полировки должно быть максимально сокращено и не слишком продолжительным. Чтобы удовлетворить этому требованию, его можно разделить на два этапа: грубую полировку и тонкую полировку.

При полировке цветных металлов (таких как медь, алюминий и их сплавы и т. д.) лучше всего нанести на полировальный диск немного мыла или капнуть необходимое количество мыльной воды.

5) Эрозия

Когда полированный образец рассматривают под металлографическим микроскопом, можно увидеть только блестящую полированную поверхность. Если на материале есть царапины, пятна от воды или неметаллические включения, графит и трещины, это тоже можно увидеть. Однако металл необходимо проанализировать. Фазовую структуру также необходимо вытравить.

Существует множество методов травления. Наиболее часто используемый метод — химическое травление, при котором используется химическое растворение и электрохимическое травление образца травильным агентом для обнажения ткани.

Травление чистого металла (или однофазного однородного твердого раствора) по сути представляет собой процесс химического растворения. Атомы, расположенные на границах зерен, имеют более высокую свободную энергию и меньшую стабильность, чем атомы внутри зерна, поэтому они легко травятся с образованием канавок. Внутренняя часть зерен слегка протравлена ​​и обычно сохраняет первоначальную полированную плоскость. При наблюдении в светлом поле можно увидеть, что отдельные зерна разделены границами зерен. Если травление глубже, то можно также обнаружить явление разной яркости и темноты каждого зерна. Это связано с тем, что атомы каждого зерна расположены в разных направлениях. После травления — степень наклона между обнаженной поверхностью, где преобладает наиболее плотное расположение поверхностей, и исходной полированной поверхностью.