Do czego służy mikroskop metalograficzny ?

Dział dla początkujących - porady na temat mikroskopów; rodzaje i ceny mikroskopów nowych/używanych i opinie o nich; problemy z obsługą i podstawowe wskazówki;

Moderator: planapo

Chireadan
Posty: 32
Rejestracja: 19 sty 2012, o 17:40

Do czego służy mikroskop metalograficzny ?

Post autor: Chireadan » 30 sty 2012, o 21:21

Postanowiłem zrobić jakiś użytek z mojej (wszak nędznej) wiedzy. Poniżej krótki opis tego jak wykonuje się fotografię stuktury przedmiotu metalowego dla początkujących. Problemem jest tutaj oczywiście to, że zdjęcia takiego nie da się wykonać na mikroskopie biologicznym nawet najwyższej klasy, jeżeli nie jest on wyposażony w tor optyczny do obserwacji w świetle odbitym bez posługiwania się pewnymi sztuczkami. Opiszę je później. Mikroskop biologiczny który posiada światło odbite może być wykorzystany jako prymitywny mikroskop metalograficzny.

CELEM obserwacji metalograficznej jest oglądnięcie struktury metalu (bądź też ceramiki czy polimeru) i wyciągnięcie z tego odpowiednich informacji. Nie zawsze jest do tego konieczny mikroskop, co pokazane jest na poniższym zdjęciu:
1.jpg
Przekrój przez wlewek miedziany. Na wytrawionej powierzchni gołym okiem widoczne są ziarna, tj. pojedyncze kryształy miedzi. Kształt kryształów wskazuje kierunek odprowadzania ciepła przy krzepnięciu

Na podstawie zdjęcia mikrostruktury możemy uzyskać informacje o rzeczach takich jak:

- Struktura materiału, tj. fazy z jakich jest on zbudowany oraz ich kształt
- Wielkość ziarna
- Wady produkcyjne (rzadzizny, wtrącenia niemetaliczne, zawalcowania)
- Zawartość poszczególnych faz
- Zawartość węgla w stalach

i inne. Czasem na podstawie samej obecności (bądź braku) pewnych faz można wnioskować o składzie chemicznym stopu. Przykładem są np. mosiądze, gdzie pojawienie się fazy elektronowej Beta świadczy o tym że zawartość cynku przekracza około 37% masowych.

W metalografii wykorzystuje się zasadniczo dwie metody obserwacji:

- W polu jasnym
- W polu ciemnym

Podczas obserwacji w polu jasnym światło z lampy, pada przez obiektyw na próbkę prostopadle do jej powierzchni. Promienie ugięte na granicy ziarna nie są obserwowane, a promienie odbite od czoła próbki wracają do okularu. W tej metodzie ziarno materiału widoczne jest jako jasne, zaś granica ziarna jako ciemna.

Podczas obserwacji w polu ciemnym światło pada przez przysłonę kołową na zwierciadło kołowe, a następnie wędruje wzdłuż głównego układu optycznego obiektywu do kondensora, z którego pod kątem pada na próbkę. Do obiektywu po odbiciu trafiają zatem jedynie promienie ugięte. W takiej, rzadziej stosowanej metodzie obserwacji granice ziarna są widoczne jako jasne, na ciemnym tle.

Poniższy rysunek przedstawia układ do obserwacji w ciemnym polu
1.gif
1.gif (10.3 KiB) Przejrzano 204 razy
PRZYGOTOWANIE próbki składa się z następujących etapów.

1) Wycięcie
2) Szlifowanie
3) Polerowanie
4) Trawienie

W wyniku tych operacji otrzymuje się tzw. zgład metalograficzny, który może służyć do obserwacji struktury. W preparatyce profesjonalnej stosuje się do tego celu specjalne urządzenia:
2.jpg
Przecinarka precyzyjna (z prawej) i szlifierko-polerka rotacyjna z zestawem zawiesin do polerowania.

Do cięcia wykorzystuje sie różne metody, począwszy od piłki ręcznej, po precyzyjne przecinarki tarczowe (najpopularniejsze) i przecinarki elektroerozyjne (Wire-cut EDM). Szlifowanie wykonuje się ręcznie, lub na szlifierkach rotacyjnych, papierem ściernym na mokro. Do polerowania służą sukna polerskie i zawiesiny ścierne (tlenku glinu, krzemionki, diamentowe), stosowane w urządzeniach obrotowych, wibracyjnych, i ręcznych, lub elektrolity w których dokonuje sie polerowania chemicznego, a czasem wiązki jonów bądź elektronów.

Próbkę wypolerowaną na lustro należy wytrawić. Dobór odczynnika zależy od materiału, i tego co ma on ujawnić. Do obserwacji struktury stali zasadniczo stosuje się Nital, tj. roztwór HNO3 w alkoholu, który nadżera powierzchnię (ujawnia granice ziaren) i barwi węgliki na czarno. Z kolei odczynnik Murakami, zastosowany po zaatakowaniu powierzchni kwasem wybarwia węgliki chromu na pomarańczowo.

Do stopów miedzi stosuje się zwykle roztwory oparte na FeCl3 i kwas solny, bądź też roztwór nadsiarczanu amonu.

Podobnie, jak barwników w biologii - odczynników trawiennych są setki i nie ma sensu tu nad nimi się rozwodzić. Ich składy zawarte są w książkach, normach. Wahają się od roztworów kilku gramów prostych soli w wodzie, po mieszaniny zbliżone składem do wody królewskiej. Stosuje się również elektrotrawienie, gdzie próbka stanowi anodę w specjalnym elektrolizerze.

Oprócz tego, istnieje wiele urządzeń pomocniczych, jak praski i żywice do inkludowania próbek, automatyczne polerki, itd. Podobnie jak w biologii gdzie mikroskop może być stosowany do rutynowych analiz moczu, tak i w metalurgii są zakłady gdzie ogląda się setki próbek dzienne, jak np. huty.

Poniżej kilka fotografii:

Rozebrany dość stary obiektyw metalograficzny. Widoczny jest kondensor do ciemnego pola.
3.jpg
Typowy zaawansowany mikroskop metalograficzny prod. byłej NRD spotykany w większości polskich zakładów i uczelni

Typowy, prostszy mikroskop metalograficzny produkcji NRD. Widoczny oświetlacz, stolik, nietypowo rozwiązany rewolwer obiektywów.

Współczesne mikroskopy metalograficzne wysokiej klasy.

Jak łatwo zauważyć mikroskopy metalograficzne na ogół buduje się jako odwrócone. Podyktowane jest to względami praktycznymi, bowiem łatwiej jest położyć próbkę wyszlifowaną powierzchnią na stoliku i od razu mieć ją prostopadle do obiektywu. Jako mikroskopy proste spotyka się zazwyczaj najprostsze modele, mikroskopy bardzo stare, i warsztatowe. Z trendu tego wyłamał się Zeiss który ostatnio produkuje najwyższe modele jako mikroskopy proste:

Poniżej kilka fotografii:
Żeliwo szare, światło spolaryzowane. Fotografia z kalendarza Struers.
Martensite,_Braude_College_Karmiel_Israel,_2007_Kogan.jpg
Igły Martenzytu w zahartowanej stali węglowej. Wikipedia
AlubronzeCuAl20v500.png
Brąz aluminiowy CuAl20. Widoczne dwie fazy i sieczka będąca wynikiem przemiany eutektycznej.

Zdjęcia należą do ich autorów. Dziękuję za uwagę. W niedługiej przyszłości dopiszę kilka porad praktycznych i tutorial.

Admin
Posty: 116
Rejestracja: 19 mar 2015, o 18:25
Lokalizacja: Karpacz

Re: Do czego służy mikroskop metalograficzny ?

Post autor: Admin » 28 mar 2019, o 07:07

Chyba warto zachować ten wątek.

ODPOWIEDZ
  • Podobne tematy
    Odpowiedzi
    Odsłony
    Ostatni post

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 0 gości