Metalograficzne badania mikroskopowe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Metalograficzne badania mikroskopowe - wykonane są w celu zbadania mikrostruktury metali przeprowadza się najczęściej za pomocą mikroskopu optycznego, stosując powiększenia od około 20 – 1800 - krotnych. Stosowany do badań metali mikroskop, zwany mikroskopem metalograficznym, różni się od powszechnie znanych mikroskopów biologicznych, gdyż umożliwia obserwacje próbki w świetle odbitym od jej powierzchni. Wynika to stąd, że próbki metali – nawet najcieńsze – są nieprzeźroczyste i nie można dlatego stosować do ich oświetlania światła przechodzącego przez preparat. Stąd konieczność szlifowania i polerowania powierzchni metalu do lustrzanego połysku. Próbkę metalu przygotowaną do obserwacji mikroskopowych nazywamy szlifem lub zgładem metalograficznym.

Przysłona fotograficzna, przesłona – część obiektywu regulująca wielkość otworu na drodze strumienia światła. Stosowana najczęściej w obiektywach fotograficznych i obiektywach kamer filmowych. Zwykle ma postać nachodzących na siebie metalowych listków, liczba listków przysłony i stopień jej otwarcia, bądź zamknięcia, mają wpływ na kształt bokeh.Dekatlenek tetrafosforu (nazwa Stocka: tlenek fosforu(V)), P4O10 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków kwasowych, w którym fosfor występuje na V stopniu utlenienia. Wzór empiryczny tego związku, P2O5, nie odzwierciedla jego prawdziwej struktury typu adamantanu z czterema atomami fosforu w cząsteczce (P4O10).

Szlifowanie i polerowanie powoduje zawsze pewne zniekształcenia cienkiej warstewki powierzchniowej. W niektórych przypadkach utrudnia to lub nawet uniemożliwia obserwację właściwej struktury metalu. Dlatego coraz częściej stosuje się polerowanie elektrolityczne. Katodę stanowi płytka z blachy kwasoodpornej, szlif zaś, umieszczony w odległości od 5 – 6 mm od katody, łączy się z dodatnim biegunem prądu. Przy odpowiednio dobranych warunkach (napięcie, gęstość prądu, skład elektrolitu, temperatura) w ciągu mniej więcej kilkudziesięciu sekund otrzymujemy wypolerowaną próbkę o niezniekształconej powierzchni.

Chlorek wapnia, CaCl2 – nieorganiczny związek chemiczny z grupy chlorków, sól kwasu solnego i wapnia. Jest substancją silnie higroskopijną.Gęstość prądu – intuicyjnie jest to wielkość fizyczna określająca natężenie prądu elektrycznego przypadającego na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego przewodnika.

Na wypolerowanej powierzchni metalu można obserwować tylko niektóre składniki struktury, różniące się znacznie współczynnikiem odbicia światła, np.: grafit czy też wtrącenia niemetaliczne. Dla ujawnienia ziaren metalu konieczne jest wytrawienie zgładu. Odczynniki trawiące atakują przede wszystkim granice ziaren. Padające światło ulega wtedy rozproszeniu i w mikroskopie obserwujemy granice ziaren, jako ciemne linie. Powierzchnia poszczególnych ziaren tej samej fazy może się wytrawić silniej lub słabiej, zależnie od ich orientacji krystalograficznej w stosunku do powierzchni zgładu. Przy obserwacji przez mikroskop ziarna o bardziej wytrawionej powierzchni silniej rozpraszają padające światło i wydają się przez to ciemniejsze. Jeżeli mamy do czynienia ze stopem składającym się z różnych faz, to najczęściej następuje silniejsze wytrawienie jednej z nich w porównaniu z drugą, co umożliwia rozróżnienie ich pod mikroskopem.

Stop metali (dawniej także: aliaż) – tworzywo o właściwościach metalicznych, w którego strukturze metal jest osnową, a poza nim występuje co najmniej jeden dodatkowy składnik, zwany dodatkiem stopowym. Dodatki są wprowadzane w celu poprawienia wytrzymałościowych właściwości materiału. Zwykle pogarszają plastyczność, przewodnictwo elektryczne, przewodnictwo cieplne. Często zmniejszają również odporność na korozję.Pryzmat – bryła z materiału przezroczystego o co najmniej dwóch ścianach płaskich nachylonych do siebie pod kątem (tzn. kątem łamiącym pryzmatu).

Odczynniki służące do trawienie szlifów metalograficznych są bardzo różnorodne, dostosowane do poszczególnych gatunków stali i ich stopów. Najczęściej stosowanym w praktyce odczynnikiem do badań stopów żelazowęgiel jest 4% roztwór kwasu azotowego w alkoholu etylowym, zwany Nitalem. Inną, popularną nazwą tego odczynnika jest "Azotal". Stężenie kwasu może być różne w zależności od potrzeb. Standardowo wytwarza się roztwór 4 - 5 procentowy, jednak najczęściej jest stosowany w mniejszym stężeniu 2 - 3%. Przy mniejszym stężeniu czas trawienia jest dłuższy, jednak ryzyko przetrawienia mniejsze. Inne częściej stosowane odczynniki podane są w normach polskich: PN – 65/H – 04503 „Odczynniki do badania mikrostruktury stopów żelaza” i PN – 75/H – 04512 „metale nieżelazne". Odczynniki do ujawniania mikrostruktury”. Oprócz trawienia chemicznego stosuje się coraz częściej trawienie elektrolityczne. Gotowe zgłady przechowuje się w eksykatorach z chlorkiem wapnia lub pięciotlenkiem fosforu, aby uniknąć korozji.

Nital - (znany także jako azotal) środek chemiczny do trawienia zgładów metalograficznych próbek stalowych. Jest to kilkuprocentowy roztwór kwasu azotowego(V) w etanolu bądź metanolu.Zgład metalograficzny w metaloznawstwie jest to pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych.

Do badań metaloznawczych najczęściej stosuje się mikroskop Le Chateliera ze skierowanym ku górze obiektywem, nad którym umieszczony jest stolik przedmiotowy. Pozwala to na wygodną obserwację próbek o nieregularnym kształcie. Oświetlenie powierzchni próbki następuje za pomocą oświetlacza poprzez obiektyw mikroskopu. Nowoczesne mikroskopy metalograficzne zaopatrzone są z reguły w urządzenia do fotografowania obserwowanych struktur. Zasadnicze elementy optyczne mikroskopu to: oświetlacz, obiektyw i okular. Zadaniem oświetlacza jest skierowanie na powierzchnię próbki dostatecznie silnej i równomiernej wiązki światła. Źródłem światła może być żarówka stosowana zwykle przy obserwacji, lampa łukowa lub ksenonowa czy rtęciowa, stosowane przy wykonywaniu fotografii. Aby zapewnić równomierne oświetlenie całej obserwowanej powierzchni próbki, wiązka światła przechodzi przez szereg przesłon i soczewek oraz filtrów barwnych. Cały ten układ jest umieszczony w uchwycie prostopadle do osi optycznej mikroskopu. Wiązka światła, wychodząca z oświetlacza, pada w tubusie mikroskopu na płytkę płaskorównoległą, która odbija część promieni i przez obiektyw mikroskopu kieruje ku powierzchni zgładu. Pozostała część promieni przechodzi przez płytkę i jest pochłaniana przez ściankę tubusu. Promienie odbite od zgładu przechodzą powtórnie przez obiektyw i płytkę i trafiają do okularu. Zamiast płytki płaskorównoległej można stosować pryzmat. Pryzmat daje jaśniejsze światło niż płytka, lecz pogarsza nieco jakość obrazu (zmniejsza zdolność rozdzielczą); stosowany jest głównie przy powiększeniach mniejszych niż 500 – krotne.

Żelazo (Fe, łac. ferrum) – metal z VIII grupy pobocznej o dużym znaczeniu gospodarczym, znane od czasów starożytnych.Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Zarówno płytka, jak i pryzmat (w mniejszym stopniu) dają oświetlenie prawie prostopadłe do powierzchni szlifu. W niektórych badaniach korzystne jest stosowanie oświetlenia skierowanego skośnie do zgładu. Ujawniają się wtedy pewne szczegóły niewidoczne lub słabo widoczne przy świetle prostopadłym. Tego rodzaju obserwację nazywamy obserwacją w ciemnym polu. Nazwa pochodzi stąd, że gładka powierzchnia szlifu jest w mikroskopie ciemna, a jedynie miejsca wystające lub wklęsłe widoczne są jako jasne linie lub punkty. Do obserwacji w ciemnym polu stosuje się w oświetlaczu specjalną przysłonę pierścieniową, a zamiast płytki płaskorównoległej – lustro pierścieniowe. Promienie odbite od tego lustra trafiają do specjalnego pierścieniowego zwierciadła paraboliczne, które kieruje wiązkę światła skośnie na powierzchnię szlifu. Przy obserwacji w polu ciemnym jak gdyby negatyw obrazu jasnego – elementy, które tam były widoczne jako jasne tu są ciemne i na odwrót. Można dzięki temu łatwiej zaobserwować pewne szczegóły trudno dostrzegalne w polu jasnym. W niektórych przypadkach np.: przy badaniu wtrąceń niemetalicznych w metalu, potrzebne jest światło spolaryzowane. Umieszcza się wówczas w korpusie oświetlacza polaryzator, a w tubusie mikroskopu, przed okularem, analizator. Przy dużych powiększeniach, rzędu 2000 razy, można zwiększyć kontrast oglądanych elementów mikrostruktury, stosując obiektywy do immersji i olejki immersyjne.

Grafit – pospolity i szeroko rozpowszechniony minerał z gromady pierwiastków rodzimych. Stosowany jako naturalny suchy smar. Jest – obok diamentu i fulerytu – odmianą alotropową węgla. Nazwa pochodzi od gr. graphein = pisać, nawiązuje do tradycyjnego zastosowania tego minerału.Krystalografia (od greckich słów κρύσταλλος krystallos – „lód”, które później zaczęło oznaczać także kryształ górski i inne kryształy, oraz γράφω grapho – „piszę”) – dział nauki zajmujący się opisem, klasyfikacją i badaniem kryształów, krystalitów oraz substancji o strukturze częściowo uporządkowanej. Jej zakres pokrywa się częściowo z mineralogią, fizyką ciała stałego, chemią i materiałoznawstwem.




Warto wiedzieć że... beta

Powiększenie układu optycznego jest stosunkiem rozmiaru obrazu do rozmiaru przedmiotu. Powiększenie jest wielkością bezwymiarową i może przyjmować wartości większe od 0. Powiększenie p > 1 oznacza rzeczywiste powiększenie obrazu, podczas gdy p < 1 – jego pomniejszenie. Niektórzy autorzy przypisują powiększeniu wartość ujemną, gdy obraz jest odwrócony. Z punktu widzenia optyki geometrycznej powiększenie zależy tylko od geometrii układu optycznego i może być dowolnie duże. Jednak z powodu falowej natury światła, przy pewnym powiększeniu pogarsza się jakość obrazu. Jest to spowodowane skończoną zdolnością rozdzielczą przyrządów optycznych. W zależności od rodzaju obrazu i przeznaczenia układu optycznego, definiuje się powiększenie liniowe (zwane po prostu powiększeniem) lub powiększenie kątowe.
Polerowanie – to obróbka wykańczająca, która ma na celu uzyskanie żądanej gładkości i połysku powierzchni przedmiotu polerowanego wykonanego najczęściej z metalu, szkła, tworzyw sztucznych.
Katoda (gr. kata – „w dół”, hodós – „ścieżka”) – elektroda, przez którą z urządzenia wypływa prąd elektryczny (co może polegać na wypływie ładunku dodatniego lub dopływie ładunku ujemnego). W odbiornikach prądu elektrycznego (np. lampach elektronowych) katoda jest elektrodą ujemną, natomiast w źródłach prądu (np. ogniwach galwanicznych) – dodatnią. Katoda występuje zawsze w parze z elektrodą, przez którą do urządzenia wpływa prąd – anodą.
Mikroskop (stgr. μικρός mikros – "mały" i σκοπέω skopeo – "patrzę, obserwuję") – urządzenie służące do obserwacji małych obiektów, zwykle niewidocznych gołym okiem, albo przyjrzenia się subtelnym detalom obiektów małych, aczkolwiek widocznych nieuzbrojonym okiem. Mikroskop pozwala spojrzeć w głąb mikroświata.
Lampa łukowa to typ lamp, w których źródłem światła jest łuk elektryczny, który polega na przepływie prądu między dwiema elektrodami rozdzielonymi gazem pod ciśnieniem atmosferycznym lub zbliżonym. Gazem w lampie jest powietrze, a w lampach z bańką szklaną neon, argon, ksenon, pary sodu lub rtęci. W wyniku przepływu prądu przez gaz, głównie w wyniku silnego rozgrzania gazu, powstaje światło.
Soczewka – proste urządzenie optyczne składające się z jednego lub kilku sklejonych razem bloków przezroczystego materiału (zwykle szkła, ale też różnych tworzyw sztucznych, żeli, minerałów, a nawet parafiny).
Korozja (łac. corrosio – zżeranie) – procesy stopniowego niszczenia materiałów, zachodzące między ich powierzchnią i otaczającym środowiskiem. Zależnie od rodzaju materiału dominujące procesy mają charakter reakcji chemicznych, procesów elektrochemicznych, mikrobiologicznych lub fizycznych (np. topnienie i inne przemiany fazowe, uszkodzenia przez promieniowanie).

Reklama