Metalurgie fizică

1. Introducere

Materialele sunt substanţele care influenţează

nivelul de dezvoltare al unei societăţi prin diferitele

obiecte necesare omului obţinute prin procesarea

acestora.

Proprietăţile fizice şi chimice ale materialelor

depind de natura legăturilor chimice dintre particulele

constitutive, de geometria aşezării acestora, de

natura, proporţia şi distribuţia elementelor de aliere,

de cantitatea şi modul de asociere a fazelor, de

mărimea, forma şi distributia constituentilor structurali,

etc. Se poate aprecia astfel că, pentru alegerea şi

utilizarea unui material, se impune cunoaşterea

legăturii dintre fenomenele care au loc în material la

scara submicroscopică şi microscopică, în corelaţie

cu proprietăţile macroscopice specifice.

În funcţie de mijloacele de investigare folosite,

se poate evidenţia:

structura reticulară, care prezintă

aranjamentul atomic, observabil prin

difracţie cu radiaţii X.

microstructura, care descrie mărimea,

forma şi distribuţia grăunţilor şi particulelor constitutive observabile

prin microscopie optică sau electronică;

macrostructura, care indică alcătuirea materialului, rezultată prin

observarea cu ochiul liber sau cu lupe ce măresc până la 50x;

Prin analiză microstructurală se evidenţiază spre exemplu pentru un

anumit material metalic mărimea, forma şi distribuţia grăunţilor cristalini (a

grupărilor de atomi) care îl alcătuiesc, fiind cunoscuţi drept constituenţi

structurali. Noţiunea de constituenţi structurali se referă la acele părţi ale

materialelor cu aspect specific la microscopul optic şi care sunt caracterizate de

o anume compoziţie chimică, cantitate relativă, aranjament atomic, morfologie,

mărime şi mod de distribuţie. Plecand de la toate aceste considerente se poate

aprecia că, prin modificarea controlată a microstructurii apare posibilitatea

obţinerii unei game largi de proprietăţi pentru acelaşi material.

Metalele sunt opace, spre deosebire de preparatele biologice care sunt

transparente, de aceea microscopul metalografic diferă de microscopul biologic

prin sistemul de iluminare. Iluminarea prin reflexie a probelor metalografice

implică o construcţie deosebită a microscopului metalografic comparativ cu cel

biologic, unde iluminarea este prin transparenţă.

2. Principiul de funcţionare

În principal, microscopul metalografic este format din sistemul de

iluminare, sistemul optic şi sistemul mecanic de reglare. Principiul de funcţionare

a microscopului metalografic este indicat în figura 1.

Lumina reflectată de proba metalografică (obiect – o) trece prin obiectiv

(Ob), care formează o imagine reală mărită a obiectului (Ii), numită imagine

intermediară. Această imagine intermediară este situată la o distanţă L, în funcţie

de planul focal al obiectivului (P).

Distanţa L reprezintă lungimea tubului optic. Raportul între dimensiunile

liniare ale imaginii intermediare şi obiectului ⎟⎠

Ii indică scara de mărire a

obiectivului.

Figura 1 Schema optică a microscopului metalografic

Imaginea intermediară (Ii) este mărită din nou de ocular şi observată cu

ochiul (Iv) sau este prinsă pe film sau placă fotografică (Ir).

2.1. Sistemul optic al microscopului

Sistemul optic este format din obiectivele şi ocularele microscopului.

Obiectivul microscopului reprezintă un sistem pozitiv şi convergent format

dintr-o lentilă frontală plan-convexă care dă imaginea mărită a obiectului şi o

serie de alte lentile care înlătură defectele unei lentile.

La trecerea luminii prin lentila frontală apar o serie de aberaţii printre care

cele mai importante sunt: aberaţia cromatică şi aberaţia de sfericitate. Aberaţia

cromatică apare la trecerea unei raze de lumină albă prin lentila pozitivă datorită

fenomenelor de dispersie şi refracţie egală a razelor cu diverse lungimi de undă

formate. Eliminarea aberaţiei cromatice se poate face prin folosirea luminii

monocromatice, iar micşorarea acestei aberaţii prin utilizarea obiectelor

acromatice, care sunt corectate pentru partea centrală a spectrului (galbenverde)

sau a obiectivelor apocromatice care sunt corectate pentru tot spectrul.

Aberaţia de sfericitate este determinată de suprapunerea lentilelor care sunt

curbe.

La microscoapele metalografice se folosesc trei tipuri de ocupare: oculare

tip Huygens (obişnuite); oculare de compensaţie; oculare de proiecţie.

Ocularele Huygens se folosesc împreună cu obiectivele acromatice. Sunt

compuse din lentila ocular şi o serie de lentile de câmp separate printr-o

diafragmă. Imaginea dată de aceste oculare este distorsionată, nefiind corectate.

Ocularele de compensaţie se folosesc împreună cu obiectivele

apocromatice. Acestea sunt corectate şi imaginea dată este clară şi plană.

Ocularele de proiecţie sunt utilizate în fotomicrografie. Lentila lentila

oculară, în acest caz, participă la formarea imaginii intermediare, imagine ce este

proiectată pe ecran. Aceste oculare sunt corectate dând o imagine clară şi plană.