Studii privind Analiza Materialelor Metalice

PREGĂTIREA PROBELOR METALOGRAFICE

A. Noţiuni introductive

Structura are o influenţă majoră asupra caracteristicilor mecanice şi condiţionează utilizarea materialelor metalice. În funcţie de scara la care este analizată, structura poate fi:

-macroscopică (cu ochiul liber sau cu lupa);

-microscopică (cu microscopul optic, cu microscopul electronic prin tramsmisie, cu microscopul electronic cu baleiaj);

-cristalină (metoda Laue, metoda pudrelor etc.).

Proba metalografică este o porţiune de material pregătită în vederea analizei macroscopice sau microscopice.

În general, obţinerea probei metalografice se realizează printr-o succesiune de operaţii, şi anume:

1. alegerea locului de prelevare;

2. prelevarea;

3. obţinerea suprafeţelor plane;

4. şlefuirea;

5. lustruirea;

6. atacul chimic;

7. atacul electrochimic.

A.1. Alegerea locului de prelevare

Alegerea locului de prelevare are în vedere aceleaşi considerente, indiferent dacă proba este destinată analizei macroscopice sau microscopice.

Astfel, la un semifabricat, locul de prelevare se recomandă a fi zona axială la care se poate pregăti o faţă într-un plan longitudinal.

La piesele cu defecte, locul respectiv trebuie să cuprindă defectul.

În cazul pieselor turnate, este bine să se aleagă mai multe locuri de prelevare, câte unul pentru fiecare zonă de solidificare.

Pentru piesele tratate termic superficial sau temochimic, este necesar ca locul de prelevare să conţină atât stratul exterior cât şi o porţiune din stratul interior adiacent.

La îmbinările sudate, locul de prelevare trebuie să cuprindă atât cusătura cât şi zona de trecere, zona influenţată termic. precum şi o porţiune din metalul de bază.

A.2. Prelevarea

Prelevarea trebuie să fie astfel efectuată încât să nu producă modificări structurale în material prin încălzire sau prin deformare plastică la rece. De aceea se evită, pe cît posibil, tăierea cu flacăra oxiacetilenică, care duce la încălzirea materialului metalic, cu excepţia cazului când piesa sau semifabricatul au dimensiuni mari, la care se recomandă ca planul tăierii respective să fie la o distanţă de cel puţin 50 mm de suprafaţa cea mai apropiată a probei.

-De asemenea, se are în vedere faptul că tăierea prin forfecare sau dăltuire produce o deformare nepermisă a materialului metalic. În acest sens, se recomană prelevarea prin tăiere fie cu ferăstrăul manual, fie cu maşinile-unelte.

-5-

Deoarece restul operaţiunilor diferă uneori în mare măsură de la o metodă de analiză la alta, ele vor fi prezentate separat.

A.a. Operaţii specifice pentru pregătirea probelor metalografice macroscopice

Analiza macroscopică se realizează pe suprafeţe micrografice (atacate sau neatacate) sau pe suprafeţe macrografice (de ruptură).

În general, suprafeţe macrografice se pregătesc în cazul aliajelor fierului şi modul lor de obţinere diferă de la o analiză la alta. Cele mai utilizate metode sunt următoarele:

-metoda cu acizi puternici;

-metoda atacului cu săruri de cupru;

-metoda amprentei Baumann.

A.a.I. Operaţii specifice pentru pregătirea probelor metalografice macroscopice necesare metodei atacului cu acizi minerali puternici

A.a.I.3. Obţinerea suprafeţelor plane

Suprafaţa plană se realizează prin pilire, polizare, frezare sau strunjire. Se evită utilizarea discurilor abrazive cu grăunţi grosolani sau cu scule nepotrivite, care să conducă la o încălzire a probei metalografice.

A.a.I.6. Atacul chimic

Atacul chimic al suprafeţei plane se realizează, pentru analizele macroscopice uzuale, cu reactivii din tabelul 1. Lista reactivilor din tabelul 1 nu este exhaustivă. În final, se spală succesiv proba în jet de apă sau alcool.

Tabelul 1.

Denumirea reactivului Compoziţia reactivului

(% volumice) Temperatura reactivului

(oC) Durata atacului chimic

Acid clorhidric 50% HCl

50% H2O 80 1h

Acid sulfuric 15% H2SO4 concentrat 20 12 h

Apă regală 75% HCl

25% HNO3 60 99 min

A.a.II. Operaţii specifice pentru pregătirea probelor metalografice macroscopice necesare metodei atacului cu săruri de cupru

A.a.II.3. Obţinerea suprafeţei plane

Obţinerea suprafeţei plane se realizează identic ca la aliniatul A.a.I.3.

-6-

A.a.II.4. Şlefuirea

Uneori, când se urmăreşte neomogenitatea chimică, se utilizează şi şlefuirea, prin frecarea probei metalografice pe hârtie abrazivă cu o granulaţie din ce în ce mai fină a particulelor din carbură de siliciu.

Şlefuirea se poate realiza manual sau mecanic. În cazul şlefuirii manuale, proba execută o mişcare de du-te-vino. În cazul şlefuirii mecanice, hârtia abrazivă este fixată pe discuri rotative.

Nu se trece la o altă hârtie abrazivă dacă nu au dispărut rizurile de la şlefuirea anterioară şi fără a spăla proba metalografică în jet de apă. De asemenea, se are în vedere ca proba respectivă să fie rotită astfel încât noile rizuri să formeze un unghi de 90o cu rizurile anterioare.

În final, proba metalografică se spală în jet de apă pentru a îndepărta complet particulele abrazive care au aderat la suprafaţa pregătită pentru analiza macrostructurală.