ขั้นตอนในการเตรียมตัวอย่างโดยใช้กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยามีอะไรบ้าง

กล้องจุลทรรศน์โลหะมีโหมดการสังเกตที่แตกต่างกัน เช่น สนามสว่าง สนามมืด แสงโพลาไรซ์ และการรบกวนที่แตกต่างกัน ในกระบวนการสังเกตโครงสร้างทางโลหะวิทยา วิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือสนามที่สว่าง และการตรวจสอบทางโลหะวิทยาส่วนใหญ่สามารถถ่ายภาพได้ในโหมดสนามที่สว่าง อย่างไรก็ตาม สนามมืด แสงโพลาไรซ์ และการรบกวนที่แตกต่างกัน มีบทบาทเฉพาะในการวิเคราะห์วัสดุ

แล้วขั้นตอนในการเตรียมตัวอย่างโดยใช้กล้องจุลทรรศน์โลหะวิทยามีอะไรบ้าง

1) การสุ่มตัวอย่าง

การเก็บตัวอย่างจากวัสดุโลหะและชิ้นส่วนที่ต้องทดสอบเรียกว่า “การเก็บตัวอย่าง” การเลือกสถานที่เก็บตัวอย่างและพื้นผิวการเจียรจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดในการวิเคราะห์ การสกัดกั้นมีหลายวิธี สำหรับวัสดุเนื้ออ่อน คุณสามารถใช้การเลื่อย การกลึง การไส ฯลฯ สำหรับวัสดุแข็ง คุณสามารถใช้วิธีการตัด เช่น เครื่องเจียรล้อหรือเครื่องตัดลวด สำหรับวัสดุแข็งและเปราะคุณสามารถใช้วิธีการตอกได้ ไม่ว่าจะใช้วิธีการใด ควรระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงและลดการบิดเบี้ยวของเนื้อเยื่อที่เกิดจากการเสียรูปหรือความร้อนของพลาสติก ไม่มีกฎระเบียบที่สม่ำเสมอเกี่ยวกับขนาดของตัวอย่าง จากมุมมองของความง่ายในการถือและเจียร โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางหรือความยาวด้านข้างจะอยู่ที่ 15~20 มม. และความสูงอยู่ที่ 12~18 มม. สำหรับชิ้นงานที่มีขนาดเล็กเกินไป มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ และจำเป็นต้องปกป้องขอบ สามารถใช้การติดตั้งหรือการจับยึดเชิงกลได้

การติดตั้งตัวอย่างทางโลหะวิทยาทำได้โดยใช้พลาสติกเทอร์โมพลาสติก (เช่น โพลีไวนิลคลอไรด์) พลาสติกเทอร์โมเซตติง (เช่น ผงเบกาไลต์) และพลาสติกควบแน่น (เช่น อีพอกซีเรซิน + สารช่วยบ่ม) เป็นสารตัวเติม สองประเภทแรกเป็นของฟิลเลอร์การตั้งค่าความร้อน และการตั้งค่าความร้อนจะต้องดำเนินการบนอุปกรณ์พิเศษ – เครื่องฝัง ประเภทที่สามเป็นของฟิลเลอร์การตั้งค่าความเย็น

2) การเจียรหยาบ

วัตถุประสงค์ของการเจียรหยาบส่วนใหญ่มีสามจุดดังต่อไปนี้:

การตัดแต่ง ชิ้นงานทดสอบบางชนิด เช่น ชิ้นงานที่ถูกกระแทกด้วยการตอก มีรูปร่างที่ผิดปกติอย่างมาก และจะต้องบดให้หยาบและตัดแต่งให้เป็นชิ้นงานที่มีรูปทรงปกติ

การบด ไม่ว่าจะใช้วิธีการใดในการเก็บตัวอย่าง การตัดมักจะไม่ราบรื่นนัก เพื่อให้พื้นผิวสังเกตเรียบและกำจัดชั้นที่ผิดรูปที่เกิดขึ้นระหว่างการตัด จำเป็นต้องเจียรหยาบ;

ในกรณีที่การลบมุมไม่ส่งผลต่อจุดประสงค์ในการสังเกต ขอบและมุมของตัวอย่างจะต้องถูกกราวด์ออกเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้กระดาษทรายและผ้าขัดเงาเป็นรอย

3) การบดละเอียด

หลังจากการเจียรหยาบแล้ว ยังมีรอยการสึกหรอหยาบและลึกบนพื้นผิวการเจียร เพื่อขจัดรอยสึกหรอเหล่านี้ จะต้องทำการเจียรแบบละเอียด การเจียรละเอียดสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท: การเจียรด้วยมือและการเจียรเชิงกล ปัจจุบันการเจียรเชิงกลเป็นวิธีการเจียรหลัก

อุปกรณ์บดเชิงกลที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือเครื่องเจียรเบื้องต้น มอเตอร์ขับเคลื่อนแผ่นดิสก์ที่หุ้มด้วยกระดาษทรายเพื่อหมุน เมื่อบด ให้ย้ายตัวอย่างไปมาตามทิศทางรัศมีของแผ่นดิสก์ แรงควรเท่ากันและควรล้างตัวอย่างด้วยน้ำขณะบด การไหลของน้ำไม่เพียงแต่มีบทบาทในการทำให้ตัวอย่างเย็นลงเท่านั้น แต่ยังใช้แรงเหวี่ยงเพื่อเร่งอนุภาคทรายที่ตกลงมา เศษที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ฯลฯ ไปยังขอบของแท่นหมุนอย่างต่อเนื่อง ความเร็วในการเจียรของการเจียรเชิงกลนั้นเร็วกว่าการเจียรด้วยมือมาก แต่ความเรียบนั้นไม่ดีพอและชั้นการเปลี่ยนรูปของพื้นผิวก็ร้ายแรงเช่นกัน ดังนั้น ตัวอย่างที่มีความต้องการสูงกว่าหรือวัสดุที่นิ่มกว่าควรกราวด์ด้วยตนเอง

4) การขัด

วัตถุประสงค์ของการขัดคือเพื่อลบรอยการเจียรละเอียดที่เหลืออยู่บนพื้นผิวการเจียรหลังจากการเจียรแบบละเอียดเพื่อให้ได้พื้นผิวกระจกที่สว่างและไร้ร่องรอย มีวิธีการขัดสามวิธี: การขัดด้วยกลไก การขัดด้วยไฟฟ้า และการขัดด้วยสารเคมี ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้การขัดด้วยกลไก การขัดแบบกลไกจะดำเนินการบนเครื่องขัด ผ้าขัดเงา (โดยทั่วไปจะใช้ผ้าใบสำหรับการขัดแบบหยาบ และผ้าขนสัตว์มักใช้สำหรับการขัดแบบละเอียด) แช่ในน้ำ แบน รัดให้แน่น และยึดไว้บนแผ่นขัด

เริ่มสวิตช์เพื่อหมุนแผ่นขัดเงาทวนเข็มนาฬิกา และโรยน้ำยาขัดเงาในปริมาณที่เหมาะสม (สารแขวนลอยของอลูมิเนียมออกไซด์ โครเมียมออกไซด์ หรือผงขัดเงาเหล็กออกไซด์บวกน้ำ) ลงบนแผ่นขัดเงา เมื่อขัดคุณควรใส่ใจกับ:

ตัวอย่างจะเคลื่อนที่ช้าๆ กลับไปกลับมาตามทิศทางรัศมีของจานขัด และในขณะเดียวกัน ก็จะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับจานขัดเงา เมื่อการขัดใกล้จะสิ้นสุด ให้ทำการขัดตำแหน่งสั้นๆ และขัดเบา

ในระหว่างกระบวนการขัดเงา ควรเติมน้ำยาขัดเงาหรือน้ำในปริมาณที่เหมาะสมบ่อยๆ เพื่อรักษาความชื้นของแผ่นขัดเงา หากพบว่าแผ่นขัดสกปรกเกินไปหรือมีอนุภาคหยาบ ต้องล้างออกให้สะอาดก่อนใช้งานต่อไป

ระยะเวลาในการขัดควรสั้นลงให้มากที่สุดและไม่ยาวเกินไป เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดนี้ สามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: การขัดหยาบและการขัดละเอียด

เมื่อขัดโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (เช่น ทองแดง อลูมิเนียม และอัลลอยด์ ฯลฯ) ควรใช้สบู่เล็กน้อยหรือหยดน้ำสบู่ในปริมาณที่เหมาะสมลงบนแผ่นขัด

5) การพังทลาย

เมื่อสังเกตตัวอย่างที่ขัดเงาแล้วด้วยกล้องจุลทรรศน์ทางโลหะวิทยา จะมองเห็นได้เฉพาะพื้นผิวที่ขัดเงาสว่างเท่านั้น หากมีรอยขีดข่วน คราบน้ำ หรือการรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะ กราไฟท์ และรอยแตกร้าวในวัสดุ ก็สามารถมองเห็นได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม จะต้องวิเคราะห์โลหะ โครงสร้างเฟสจะต้องถูกแกะสลักด้วย

มีวิธีแกะสลักหลายวิธี วิธีการที่ใช้กันมากที่สุดคือการกัดด้วยสารเคมี ซึ่งใช้การละลายทางเคมีและการกัดด้วยเคมีไฟฟ้าของตัวอย่างโดยใช้สารกัดกร่อนเพื่อแสดงเนื้อเยื่อ

การกัดโลหะบริสุทธิ์ (หรือสารละลายของแข็งสม่ำเสมอเฟสเดียว) นั้นเป็นกระบวนการละลายทางเคมี อะตอมที่อยู่ที่ขอบเขตของเกรนจะมีพลังงานอิสระสูงกว่าและมีความเสถียรต่ำกว่าอะตอมที่อยู่ภายในเกรน ดังนั้นจึงถูกกัดกร่อนจนเกิดเป็นร่องได้ง่าย ภายในของเมล็ดข้าวมีรอยสลักเล็กน้อย และโดยทั่วไปยังคงรักษาระนาบขัดเงาแบบเดิมไว้ ภายใต้การสังเกตการณ์ในสนามที่สว่าง คุณจะเห็นว่าเมล็ดข้าวแต่ละเมล็ดถูกคั่นด้วยขอบเขตของเมล็ดพืช หากการแกะสลักลึกลงไป คุณจะพบปรากฏการณ์ความสว่างและความมืดที่แตกต่างกันของแต่ละเกรนได้ เนื่องจากอะตอมของเมล็ดพืชแต่ละชนิดถูกจัดเรียงในทิศทางที่ต่างกัน หลังจากการกัด ระดับความเอียงระหว่างพื้นผิวที่เปิดโล่ง ซึ่งถูกครอบงำโดยการจัดเรียงพื้นผิวที่หนาแน่นที่สุดและพื้นผิวขัดเงาดั้งเดิม