Știința și ingineria materialelor - pregătirea probelor metalografice

2. PREGĂTIREA PROBELOR METALOGRAFICE

2.1 Aspecte teoretice

Proba metalografică (eşantion, epruvetă, şlif) este o parte detaşată din materialul metalic de studiat, pentru a fi pregătită în vederea analizei macro şi microscopice.

Condiţia necesară, pentru cercetare microscopică în lumină reflectată a materialelor metalice, este pregătirea unei suprafeţe plane şi foarte netede.

Pregătirea probelor metalografice se face conform indicaţiilor STAS 4203 – 74 şi constă din următoarele operaţii : luarea probelor, şlefuirea, lustruirea şi atacul metalografic.

2.2. Descrierea lucrării

2.2.1. Luarea probelor metalografice

La prelevarea probelor metalografice trebuie avut în vedere alegerea corectă a locului de prelevare şi a metodei de tăiere.

Locul de prelevare trebuie astfel ales ca proba să fie reprezentativă pentru materialul cercetat, să corespundă scopului cercetării şi să conţină structura caracteristică precum şi variaţiile posibile de structură.

În cazul pieselor turnate se vor lua probe din fiecare zonă caracteristică de solidificare.

Pentru table, platbande şi benzi se vor pregăti două feţe: în direcţia laminării şi perpendicular pe aceasta pentru a evidenţia anizotropia introdusă de deformarea plastică. Structura medie se relevă prin luarea unei probe la o treime din lăţimea tablei. Impurităţile şi segregaţia se evidenţiază prin luarea unei probe din axa tablei.

Pentru bare şi ţevi proba va fi luată prin secţionare longitudinală.

În cazul pieselor rupte, proba va fi luată din imediata apropiere a suprafeţei de rupere, cuprinzând-o şi pe aceasta, iar pentru comparare se va lua încă o probă din zona sănătoasă.

La piesele tratate termochimic (cementare, nitrurare, etc.), proba va cuprinde şi stratul exterior. Dacă stratul este foarte subţire, este indicat ca tăierea să se facă înclinat.

Îmbinările sudate se analizează în secţiune transversală cordonului de sudură.

Tăierea probelor metalografice trebuie astfel realizată, încât să nu producă modificări în structura materialului. Se vor evita procedee care produc deformări (cu dalta, cu foarfecă, etc.) sau care provoacă încălzirea materialului (tăiere cu flacără oxigaz).

O tăiere corectă se execută cu fierăstrăul mecanic, prin aşchiere pe maşini unelte, folosind lichide de răcire.

În cazul materialelor metalice dure (peste 400 HB) tăierea se face cu discuri abrazive sau prin electroeroziune.

În cazul semifabricatelor sau pieselor de dimensiuni mari, se admite tăierea oxiacetilenică sau mecanică, dar zona influenţată termic sau prin deformare trebuie înlăturată prin prelucrare mecanică.

După tăiere, obţinerea unei suprafeţe plane, cu rugozitate redusă, se obţine prin rectificare, pilire sau polizare.

Forma curentă a probelor metalografice este paralelipipedică sau cilindrică, de dimensiuni 15 x 15 x 15 mm .Întotdeauna, înălţimea probei va fi mai mică decât celelalte două dimensiuni, pentru că altfel nu se menţine planeitatea suprafeţei la prelucrarea ulterioară.

Probele de dimensiuni mici (table subţiri, sârme, piese mici) sau la care interesează structura până la margine se pot fixa în forme speciale cu aliaje uşor fuzibile, (Wood, Lipowitz, Rose, Newton), răşini sintetice, duracrilat dentar, ceară, etc. sau mecanic prin nituire sau cu şuruburi (fig. 2.1).

Fig. 2.1. Probe metalografice

2.2.2.Şlefuirea

Şlefuirea se execută cu ajutorul hârtiilor metalografice (particule abrazive de carbură de siliciu sau electrocorindon pe suport de hârtie sau pânză) notate conform STAS 1753-76 după mărimea liberă a ochiului sitei în sutimi de mm sau după notaţia internaţională: număr de ochiuri/ţol liniar (tabel 2.1)

Tabel 2.1 Simbolizarea hârtiei metalografice

Tip abraziv

Simbol

Clasa

Mărimea ochiurilor sitei

102 Nr. de ochiuri

/ţol liniar

Granule

20

16 70

80 fină

Pulberi 12

10 100

120

8

6

5

4 150

180

240

280 Foarte fină

Micropulberi M40

M28

M20

M14

M10

M7

M5

-

-

- 320

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200 Extra fină

Şlefuirea are ca scop obţinerea unei suprafeţe perfect plane, fără zgârieturi, cu grad înalt de luciu. Şlefuirea se poate executa manual sau mecanic, uscat sau umed.

În cazul şlefuirii manuale hârtia metalografică se aşează pe o placă de sticlă, montată, prin intermediul unei plăci de cauciuc, pe un suport de lemn. Proba uşor apăsată se mişcă numai într-o singură direcţie printr-o mişcare alternativă.

Şlefuirea se execută pe minim 8 hârtii metalografice pornindu-se de la granulaţia 150 sau 180 până la 800-1000.

La fiecare schimbare a hârtiei proba va fi ştearsă şi rotită cu 90º, astfel ca rizurile noi să formeze un unghi drept cu cele precedente. Se trece la următoarea hârtie metalografică, atunci când s-a constatat, că au dispărut toate rizurile de la şlefuirea anterioară.