Основные этапы подготовки образца к металлографическому анализу

Металлографический анализ (МГА) — один из основных методов исследования химического состава металлов и сплавов. Металлография основана на изучении строения поверхности, а также внутренних структурных состояний металла путем исследования его под микроскопом.

В соответствии с этим различают МГА в тонком слое (толщиной от 1 до 10 мкм), в объёме (до 100 мкм) или на поверхности (от 100 до 1000 мкм). Для проведения МГА используют химические, физические, физико-химические и физические методы.

Подготовка металлографического шлифа требует предварительной обработки. Полированный шлиф обрабатывают для удаления окислов, смачивают и промывают для удаления влаги, обезжиривают, высушивают или нагревают и нагревают до спекания. Кроме того, шлиф подвергают травлению, полируют и шлифуют.

1 Этап. Вырезка образца

На этом этапе образец вырезают из изделия по его контуру с помощью отрезного инструмента. Для этого используют режущие алмазные пластины, которые вставляют в алмазный резец и, перемещая его, вырезают деталь нужной формы и толщины. Также можно использовать шлифовальные круги из алмазных порошков, которые устанавливают на шлифовальный станок и осуществляют обработку заготовки.

После вырезки образец охлаждают в специальной камере, где поддерживается необходимая температура. Охлаждение во время вырезки происходит за счёт испарения металла. Поэтому для снижения температуры поверхности образца применяют специальные охлаждающие жидкости.

Этап 2. Запрессовка

С помощью смолы образцы запрессовывают в специальные металлические формы, чтобы исключить возможность их деформации. Запрессовку в форму проводят до тех пор, пока поверхность исследуемого материала не сравняется с поверхностью формы. Затем образцы оставляют до полного затвердевания смолы.

Смолы для запрессовки бывают нескольких видов. Полимерная смола используется для изготовления образцов толщиной менее 50 мкм. Она хорошо подходит для изготовления тонкостенных образцов. Примером является эпоксидная смола.

Водорастворимая смола используется для образцов толщиной более 50 мкм.

Смола на основе полиамида, используемая для изготовления толстостенных образцов, толщиной до 500 мкм.

Пористая смола применяется для изготовления образцов с большой толщиной.

Этап 3. Шлифовка

Этап подготовки металлографического образца для исследования завершается шлифовкой и полировкой. Шлифование — это удаление с поверхности объекта частиц материала, которые не имеют отношения к исследованию.

Цель шлифовки — получение ровной, гладкой, блестящей поверхности с зеркальной отражающей способностью, без царапин, раковин и других дефектов. Полирование — процесс, в результате которого со шлифа удаляется слой материала (толщиной менее 0,1 мкм). Шлифованные и полированные образцы подвергают проверке.

Это необходимо для определения правильности, точности шлифов и получения необходимых данных для последующего анализа. И только после этого образцы поступают на исследование.

Анализ металлографического шлака позволяет исследовать микроструктуру и морфологию среза металлов и сплавов, а также определить химический состав, определить особенности строения кристаллической решётки, выявить наличие фазовых превращений и т. д.

На основании результатов анализа можно выявить дефекты и определить степень их влияния на эксплуатационные качества деталей. В металлографии, как и в любом другом научном направлении, существует множество методов исследования различных объектов.

Но для анализа металлографического шлифа наиболее часто используют следующие методы исследования: травление, микроскопия, дифференциально-термический анализ, рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия и др.