Montaje de probetas metalográficas preparadas mediante probetas metalográficas
Es adecuado para el prensado de plástico termoestable de pequeñas muestras metalográficas que no tienen forma y son difíciles de manipular, como alambres, tubos pequeños, placas delgadas, piezas martilladas, etc. No es fácil de sostener al pulir. Utilice el método de incrustación para colocarlo en un bloque de prueba de tamaño estándar y luego cortarlo y pulirlo. Los métodos de incrustación comúnmente utilizados incluyen el método de incrustación de aleación de bajo punto de fusión y el método de incrustación de plástico.
El proceso de preparación de muestras metalográficas de laboratorio es aproximadamente el siguiente:
Para examinar y analizar correctamente la microestructura de los metales, es necesario disponer de excelentes muestras metalográficas. La muestra preparada debe poder observar la verdadera estructura sin marcas de desgaste, picaduras ni marcas de agua, y las inclusiones, grafito, etc. en la estructura metálica no deben caerse. De lo contrario, la precisión del análisis microscópico se verá seriamente afectada. La preparación de muestras metalográficas se divide en varios pasos, como muestreo, esmerilado, pulido y visualización de la estructura (grabado). Seleccionar una muestra apropiada y representativa es un paso extremadamente importante en el análisis microscópico metalográfico, incluida la selección de la ubicación del muestreo, la superficie de inspección y la determinación del método de interceptación, el tamaño de la muestra, etc.
(1) Selección de piezas de muestreo y superficies de inspección
La selección de piezas de muestreo y superficies de inspección debe basarse en el propósito de la inspección y seleccionar piezas representativas. Por ejemplo: al analizar las causas de los defectos y daños del metal, se deben tomar muestras de las piezas defectuosas y dañadas y, al mismo tiempo, se deben tomar muestras de las piezas intactas para compararlas para detectar la capa de descarburación y la capa de infiltración del tratamiento térmico químico; , capa de enfriamiento, tamaño de grano, etc., se debe tomar una sección transversal al estudiar la estructura de la banda y la estructura de las piezas de trabajo de deformación plástica en frío y la deformación de las inclusiones, se debe tomar una sección longitudinal;
(2) Método de interceptación de muestras
El método de interceptación de muestras puede variar según las propiedades del material metálico. Para materiales blandos, puede usar aserrado, torneado, cepillado, etc.; para materiales duros, puede usar corte con muela o corte por chispa eléctrica, para materiales duros y quebradizos, como hierro fundido blanco, puede usar métodos de martillado; Para tomar muestras de piezas de trabajo grandes, se pueden utilizar corte con oxígeno y otros métodos. Al cortar con muelas abrasivas o corte por chispa eléctrica, se deben tomar medidas de enfriamiento para reducir los cambios en la estructura de la muestra causados por el calor. La capa deformada o quemada en la muestra causada por la interceptación debe eliminarse en procesos posteriores.
(3) Tamaño y forma de la muestra
El tamaño y la forma de la muestra metalográfica deben ser fáciles de sostener y pulir. Por lo general, el diámetro es de ф15~20 mm y la altura es de 15 mm. Cilindro de ~20 mm o cubo lateral de 15 ~ 20 mm. Se divide en dos pasos: molienda gruesa y molienda fina. Una vez retirada la muestra, primero se muele toscamente. Si la muestra es un material de acero, puede pulirse primero con una muela. Si es un material muy blando (como aluminio, cobre y otros metales no ferrosos), puede alisarse con una lima. Al moler con la muela, la muestra debe sujetarse firmemente para que la fuerza sobre la muestra sea uniforme, la presión no debe ser demasiado alta y la muestra debe enfriarse con agua en cualquier momento para evitar cambios en la estructura metálica causados. por calor. Además, en circunstancias normales, el perímetro de la muestra debe redondearse con una muela o lima para evitar rayar el papel de lija y la tela de pulido durante el esmerilado y el pulido. Sin embargo, para las muestras que necesitan observar la estructura de la superficie (como la capa carburizada, la capa descarburada), los bordes no se pueden redondear y es mejor montar dichas muestras.
El pulido fino sirve para eliminar las marcas de pulido producidas durante el pulido grueso y preparar el pulido de la superficie de pulido de la muestra. Después de enjuagar las muestras molidas de forma gruesa con agua limpia y secarlas, las superficies molidas se pulieron con papel de lija metalográfico de varios tamaños, desde grueso hasta fino. Hay cuatro grados de papel de lija de uso común: 01, 02, 03 y 04. Los más pequeños tienen granos abrasivos más gruesos, mientras que los más grandes tienen granos más finos. Al lijar, el papel de lija debe colocarse plano sobre la placa de vidrio gruesa. Sostenga el papel de lija con la mano izquierda y sostenga la muestra con la mano derecha de modo que la superficie de lijado quede hacia abajo y esté en contacto con el papel de lija. Empuje la muestra hacia abajo. Presione ligeramente y use fuerza uniforme, asegúrese de que sea estable; de lo contrario, las marcas de molienda serán demasiado profundas y la superficie de molienda de la muestra se deformará. Cuando se devuelve la muestra, no puede entrar en contacto con el papel de lija. Este proceso "unidireccional, unidireccional" se repite hasta que se eliminan las viejas marcas de desgaste en la superficie de molienda y las nuevas marcas de desgaste son uniformes. Al cambiar al siguiente papel de lija más fino, los restos abrasivos y las partículas de arena de la muestra deben eliminarse y girarse en un ángulo de 90° para que las marcas de desgaste nuevas y antiguas queden verticales.
Además de dejar la superficie lisa y plana, el pulido de muestras metalográficas es más importante para reducir al máximo el daño superficial.
Cada proceso de pulido debe eliminar la capa deformada causada por el proceso anterior (al menos la capa deformada producida por el proceso anterior debe reducirse a la profundidad de la capa deformada producida por este proceso), en lugar de simplemente eliminar las marcas de pulido del proceso anterior. proceso al mismo tiempo, el proceso en sí debe minimizar el daño para que se pueda llevar a cabo el siguiente proceso. La profundidad de la capa deformada producida por el último proceso de pulido debe ser muy superficial y se debe asegurar que pueda eliminarse en el siguiente proceso de pulido.
Al moler muestras de hierro fundido, para evitar que el grafito se caiga o provoque colas, se puede aplicar una fina capa de grafito o jabón sobre el papel de lija como lubricante. Al moler muestras de metales blandos no ferrosos, para evitar que las partículas abrasivas se incrusten en el metal blando y reducir los rayones en la superficie de pulido, se puede aplicar una capa de aceite de motor, gasolina, solución de agua jabonosa o solución acuosa de glicerina al papel de lija como lubricante.
Las muestras metalográficas también se pueden rectificar mecánicamente para mejorar la eficiencia del rectificado. La molienda mecánica consiste en instalar papel de lija a base de agua con diferentes tamaños de grano abrasivo en cada disco abrasivo de la máquina rectificadora previa. Mientras se lava con agua, la superficie de molienda de la muestra se muele en el disco abrasivo giratorio. La máquina pulidora automática equipada con una microcomputadora puede programar y controlar el proceso de pulido, y todo el proceso de pulido se puede completar en unos pocos minutos. El propósito es eliminar las marcas de esmerilado dejadas por el esmerilado fino en la superficie de esmerilado metalográfico para convertirla en una superficie de espejo suave y sin marcas. El pulido de muestras metalográficas se puede dividir en tres categorías: pulido mecánico, pulido electrolítico y pulido químico. El pulido mecánico es sencillo, fácil y ampliamente utilizado.
(1) Pulido mecánico
El pulido mecánico se realiza en una máquina pulidora especial. La máquina pulidora se compone principalmente de un motor y un disco de pulido (Ф200 ~ 300 mm). La velocidad del disco de pulido es de 200 ~ 600 r/min o más. El disco de pulido está cubierto con lona fina, paño de lana, seda, etc. Durante el pulido, gotee continuamente líquido de pulido sobre el disco de pulido. La suspensión de pulido suele utilizar una suspensión de polvos finos (tamaño de partícula de aproximadamente 0,3 a 1 μm) como Al2O3, MgO o Cr2O3 en agua. El pulido mecánico se basa en la acción hidráulica y de pulido relativa entre el polvo de pulido extremadamente fino y la superficie de pulido para eliminar las marcas de desgaste. Durante la operación, la superficie de molienda de la muestra se presiona uniformemente sobre el disco de pulido giratorio y el movimiento alternativo radial continúa a lo largo del borde del disco hasta el centro. El tiempo de pulido suele ser de 3 a 5 minutos. Después del pulido, la superficie pulida de la muestra debe ser brillante y sin rastros, y el grafito o las inclusiones no deben desecharse ni dejar restos. En este momento, primero se enjuagó la muestra con agua limpia, luego se limpió la superficie molida con alcohol anhidro y finalmente se secó con un secador de pelo.
(2) Pulido electrolítico
El pulido electrolítico es un método que utiliza grabado anódico para dejar la superficie de la muestra suave y brillante. Sumerja la muestra en el electrolito como ánodo, utilice una lámina de aluminio o una lámina de acero inoxidable como cátodo, mantenga una cierta distancia (20 ~ 30 mm) entre la muestra y el cátodo y conéctelo a la fuente de alimentación de CC. Cuando la densidad de corriente es suficiente, la superficie de molienda de la muestra se disuelve selectivamente debido a la acción electroquímica, obteniendo así una superficie lisa y plana. La ventaja de este método es que es rápido y solo produce disolución química pura sin la influencia de la fuerza mecánica. Por lo tanto, puede evitar la deformación plástica de la superficie del metal que puede ocurrir durante el pulido mecánico, mostrando así más la verdadera fase metalográfica. organizar con precisión. Sin embargo, las regulaciones del proceso durante las operaciones de pulido electrolítico son difíciles de controlar.
(3) Pulido químico
La esencia del pulido químico es similar al pulido electrolítico y también es un proceso de disolución de la superficie. Es un método para aplicar reactivos químicos sobre la superficie de una muestra durante unos segundos a unos minutos, basándose en la corrosión química para disolver selectivamente la superficie, obteniendo así una superficie lisa y plana.
4. Visualización de la estructura:
Debido a la diferencia en la composición de la aleación y la estructura del metal, la capacidad de corrosión es diferente. Después de la corrosión, se producirá cierta corrosión entre las estructuras. los límites de los granos y dentro de los granos, se muestra la estructura metálica. Los métodos de visualización de estructuras metalográficas comúnmente utilizados incluyen: (1) método de grabado químico; (2) método de grabado electrolítico; (3) método de visualización de estructuras metalográficas especiales, entre los cuales el método de grabado químico es el más utilizado.
Si la muestra pulida se observa directamente al microscopio, sólo se puede ver una luz brillante. Excepto algunas inclusiones no metálicas (como MnS y grafito, etc.), no se pueden distinguir las distintas composiciones. Para comprender el objeto y sus características morfológicas, se debe utilizar un agente grabador para "grabar" la superficie de la muestra a fin de ver claramente la verdadera microestructura. Los agentes de grabado más utilizados para materiales de acero son la solución de alcohol de ácido nítrico 3~4 o la solución de alcohol de ácido pícrico 4.
El método de visualización de estructuras metalográficas más utilizado es el método de grabado químico. Su principio fundamental es utilizar la disolución química o el efecto electroquímico del agente de grabado en la superficie de la muestra (es decir, el principio de la microbatería). para mostrar la estructura. Para aleaciones monofásicas de metal puro, el grabado es un proceso de disolución puramente químico. Debido a la disposición caótica de los átomos en los límites de los granos de los metales y aleaciones y a su alta energía, los límites de los granos se decapan fácilmente y aparecen surcos. Al mismo tiempo, debido a que los átomos de cada grano están dispuestos en diferentes direcciones, la velocidad de disolución de la superficie también es diferente. Por lo tanto, la muestra mostrará una ligera irregularidad después del grabado y mostrará granos con diferente luz y oscuridad bajo la iluminación vertical. luz. . Para aleaciones con más de dos fases, el grabado es principalmente un proceso de corrosión electroquímica. Dado que cada componente tiene un potencial de electrodo diferente, cuando la muestra se sumerge en el agente decapante se forman innumerables pares de "microbaterías" entre las dos fases. Una fase con potencial negativo se convierte en el ánodo y se sumerge rápidamente en el agente decapante para formar depresiones; la otra fase con potencial positivo es el cátodo, que no se corroe bajo la acción electroquímica normal y mantiene su plano original. Cuando la luz incide sobre la superficie irregular de la muestra, se pueden ver bajo el microscopio diversas estructuras y fases de composición debido a los diferentes grados de reflexión de la luz.
El método de grabado consiste en sumergir la superficie molida de la muestra en el agente de grabado o utilizar algodón humedecido en el agente de grabado para controlar la superficie de prueba. El tiempo de grabado debe ser apropiado. Generalmente, se puede detener cuando la superficie de pulido de la muestra se oscurece. Si el grabado es insuficiente, se puede repetir el grabado. Una vez completado el grabado, enjuague inmediatamente con agua limpia, luego enjuague con alcohol y finalmente seque con un secador de pelo. Las muestras metalográficas así preparadas se pueden observar y analizar al microscopio. Si el grabado es excesivo, es necesario volver a pulir la muestra, o incluso pulirla con papel de lija No. 04, y luego grabarla.