متالوگرافی چیست؟

(قسمت دوم)

قسمت اول

سایش نرم

در این مرحله سطح نمونه با استفاده از پودر های کاربید سیلیسیم که بر ریو کاغذهای مخصوص تعبیه شده اند ساییده می شود. ممکن است نمونه بصورت دستی روی کاغذ سنباده ای که روی یک سطح تخت نظیر یک تکه شیشه تخت قرار دارد ساییده شود.

همچنین ممکن است کاغذ سنباده روی سطح یک چرخ دوار افقی و تخت چسبانیده شده و سپس نمونه متالوگرافی روی آن قرار داده شود. در هر دو روش معمولا از آب به عنوان یک روانساز استفاده می شود که باعث حمل ذرات جدا شده از سطح نیز می شود.

سه نوع ساینده با شماره های 320 ،400، 600 که در آنها به ترتیب اندازه ذرات کاربید سیلیسیم برابر 33، 23، 17 میکرون است مورد استفاده قرار می گیرند. در هر یک از مراحل سایش اولیه نمونه بصورتی روی یک سطح حرکت داده می شود که خراش ها فقط دریک جهت تشکیل شود. هنگام تعویض یک کاغذ سنباده نمونه به اندازه تقریبی 45 درجه دوران داده می شود که در نتیجه خراش های جدید تشکیل شده در روی سطح با خراش های قبلی زاویه می سازند. سایش تا زمانی ادامه می یابد که خراش های تشکیل شده از مراحل قبل ناپدید شوند.

پرداخت خشن

در حال حاضر ماده ساینده مورد استفاده برای عملیات پرداخت خشن، پودر الماس با اندازه دانه تقریبی 6 میکرون است. پودر الماس در خمیری قابل حل در روغن نگه داری و حمل نقل می شود. در این مرحله مقدار کمی از این خمیر بر روی سطح یک چرخ دوار که با یک پارچه نایلونی پوشیده است قرار می گیرد. روانساز مورد استفاده در حین عملیات پرداخت روغنی مخصوص است. نمونه روس چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه ای فشار داده می شود. در طول این مرحله نمونه در یک محل خاص و ثابت روی چرخ دوار با فشار قابل ملاحظه ای فشار داده می شود. ذرات الماس خاصیت برش شدیدی داشته و در جدا کردن لایه عمیق تغییر شکل یافته ناشی از عملیات سایش اولیه بسیار موثرند. پودر الماس 6میکرون قادر به جدا سازی لایه تغییر شکل یافته حاصل از ساینده کاربید سیلیسیم 17 میکرونی در مرحله آخر سایش اولیه است.

پرداخت نهایی

در این مرحله خراش های ظریف و لایه های اعوجاج یافته بسیار ریز که از مرحله پرداخت خشن باقی مانده اند جدا می شوند. ماده پرداخت مورد استفاده اغلب پودر آلومینا از نوع گاما با اندازه دانه 05/0 میکرون است. این پودر روی یک چرخ دوار پوشیده شده با پارچه ریخته شده و از آب مقطر به عنوان رونساز استفاده می شود.  بر خلاف پارچه نایلونی بدون پرز استفاده شده در پولیش خشن، پارچه مورد استفاده در مرحله عموما پرزدار است. چنانچه این مرحله و مرحله قبلی با دقت کافی انجام شوند، سطحی عاری از خراش و تقریبا بدون هیچ لایه فلزی اعوجاج یافته قابل تشخیص تشکیل می شود.تا این مرحله ما انواع مختلفی از عملیات فیزیکی را روی قطعه انجام داده ایم. اکنون نوبت به انجام یک عملیات شیمیایی به نام اچ کردن میرسد.

اچ کردن

معمولا در نمونه متالوگرافی ساختار داده ها پس از پایان عملیات پرداخت نهایی در زیر میکروسکوپ مشخص نیست. ضخامت مرز دانه های یک فلز در بهترین حالت در حد ضخامت چند اتم است در حالی که توان آشکار سازی یک میکروسکوپ بسیار کمتر از حد لازم برای تشخیص آنهاست. تنها در فلزی که بلورهایی با رنگ های مختلف در تماس با یکدیگر باشند، قابل رویت ساختن مرز دانه ها نمونه های متالوگرافی اچ می شوند که این عملیات با فرو بردن سطح نمونه پولیش شده در یک محلول اچ ضعیف اسیدی یا قلیایی انجام می شود. رایج ترین محلول مورد استفاده برای فولادهای نایتال نام دارد که محتوی محلول 2% اسید نیتریک در الکل است. در بعضی حالات می توان عمل اچ را توسط مالش ملایم یک تکه پنبه آغشته به محلول اچ بر روی سطح انجام داد. در هر صورت در نتیجه این عمل مقداری از سطح فلز حل شده و از سطح خارج می شود.

عملیات اچ كردن نیز به دوروش شیمیایی و و الكترولیتی صورت می گیرد:

اچ شیمیایی

هدف از انجام اچ شیمیایی ظاهر كردن فازهای مختلف تشكیل دهنده نمونه می باشد. گاهی اوقات اچ شیمیایی برای نشان دادن ناهماهنگی های ساختمانی، تصویر فازهای تشكیل دهنده، نقایص سطحی و غیره به كار می رود.

بجز در برخی موارد معین عمل اچ كردن اغلب به روش غوطه وری صورت می گیرد. نمونه باید از طرف سطح پولیش شده به داخل محلول اچ غوطه ور شده و در طی مدت اچ كردن به آرامی در داخل محلول حركت داده شود.

روش مناسبی برای تعیین زمان اچ كردن آن است كه طی عمل مرتباً نمونه را بررسی كرده و هر وقت ساختمان دانه بندی فلز آشكار شد (و سطح نمونه براقیت اولیه خود را از دست داد) فوراً عملیات اچ كردن را متوقف نمود. با مشاهده سطح نمونه در زیر میكروسكوپ می توان تشخیص داد كه آیا زمان اچ كردن كافی بوده است یا خیر. در صورتی كه جزئیات مورد لزوم بر روی سطح قطعه آشكار نشده باشد باید عملیات اچ كردن بعدی بر روی آن صورت گیرد.

قبل از قرار دادن نمونه در زیر میكروسكوپ باید مطمئن شوید كه نمونه كاملاً خشك بوده و هیچگونه رطوبت، الكل یا استونی بر سطح آن باقی نمانده است. باید توجه داشت كه سطح اچ شده نمونه را نباید با پارچه یا حوله های آزمایشگاهی پاك كرد. فلزات و آلیاژهای نرم نسبت به تغییر شكل های سطحی كه بواسطه عدم دقت در كارهای دستی صورت می گیرد بسیار حساس بوده و بعلاوه در فلزات خیلی نرم كه نقطه ذوب خیلی پائینی دارند لایه های تغیر شكل یافته تحت تبلور مجدد قرار گرفته و در نتیجه ساختمان واقعی فلز در زیر لایه ای از كریستالهای جدید پنهان می گردد. بهترین راه برای خشك كردن نمونه ها استفاده از دستگاههای خشك كن مخصوص است.

منبع: metallography ،nanoclub ،wikipg