APLIKACJE
Jak wyglądają metalograficzne badania mikroskopowe?
Ze względu na możliwość mieszania metali, można otrzymywać teoretycznie nieskończenie wiele stopów metali, które ze względu na różne składy jakościowe i ilościowe mogą mieć różną mikrostrukturę i właściwości. Naturalnie ze względu na różnorodność otrzymywanych stopów istnieje wiele rodzajów badań wykorzystywanych do ich analizy, bada się między innymi twardość, wytrzymałość, odporność na zmęczenie, korozję i wiele innych. Dzięki temu, iż metalografia jest długo rozwijaną dziedziną, jesteśmy w stanie za pomocą analiz jedynie z użyciem mikroskopowych badań metalograficznych ocenić nie tylko, z jakim materiałem mamy do czynienia, ale także, jakie są jego właściwości, jaki mógł być proces jego otrzymywania, a nawet czasami określić z pewnym stopniem dokładności jego skład.
W celu poprawnego przeprowadzenia mikroskopowych badań metalograficznych konieczne jest odpowiednie przygotowanie próbki. Proces ten przeważnie zaczyna się od wycięcia interesujących nas próbek na przecinarce. Tak przygotowaną próbkę najczęściej (ale nie zawsze!) zatapia się w żywicy, tworząc niewysokie walce o standardowych średnicach od 25 do 50 mm, takie przygotowanie próbki ma na celu umożliwienie automatycznego szlifowania i polerowania w automatycznych polerkach. W polerkach metalograficznych do szlifowania używa się papierów ściernych, a po wstępnym przygotowaniu powierzchni poprzez jej zeszlifowanie, na koło robocze polerki, nakładane są włókna polerskie, które w połączeniu z zawiesinami (najczęściej diamentowymi) umożliwiają wypolerowanie powierzchni, aby była maksymalnie gładka. Stosowane zawiesiny mogą posiadać kryształy diamentów o wielkości nawet 0,25μm. Poprawne przygotowanie powierzchni umożliwia jej wypolerowanie do tego stopnia, iż obraz widziany w mikroskopie będzie idealnie płaski. Możliwe jest także przygotowanie próbki bez jej zainkludowania, jednak jej późniejsze manualne przygotowanie może być trudniejsze względem przygotowania na polerce automatycznej, a czasem może okazać się nawet niemożliwe, wszystko zależy od docelowego celu badań. Czasami w celu wykonania specyficznych badań, próbkę należy też wytrawić odpowiednimi środkami chemicznymi, aby uwidocznić pewne struktury materiału.
Posiadając przygotowaną próbkę, można przystąpić do badań mikroskopowych z użyciem mikroskopów metalograficznych, inaczej zwanych też mikroskopami dużych powiększeń. Badania metalograficzne wykonuje się w dużych powiększeniach, zaczynając od 50x (poglądowo) poprzez 100x aż do maksymalnie około 1800x (mowa tu o powiększeniu optycznym widzianym przez okular). Dzięki analizie próbki pod mikroskopem jesteśmy w stanie ocenić materiał pod różnymi względami, przykładem może być ocena procesu hartowania – jeśli materiał będzie miał zbyt mało martenzytu, można stwierdzić, iż proces hartowania jest przeprowadzany niepoprawnie. Analizując więc mikrostrukturę materiału, czyli jej fazy, wielkość i kształt ziaren, na podstawie zgromadzonej wiedzy jesteśmy w stanie z bardzo dużym prawdopodobieństwem przewidzieć właściwości materiału. Wszystko powyższe przekłada się na bardzo powszechne stosowanie mikroskopów, a wszechobecne normy i standardy powodują, że wiele procesów produkcyjnych nie może być zatwierdzonych bez odpowiednich badań pod mikroskopem.
Jak działa mikroskop metalograficzny?
Na ogół budowa mikroskopów metalograficznych, jest bardzo schematyczna, a samo działanie klasycznego mikroskopu metalograficznego polega na oświetleniu próbki światłem koaksjalnym z osią optyczną mikroskopu, które to po odbiciu od powierzchni próbki wpada do układu optycznego zbudowanego z obiektywu, tubusu i okularu. Mikroskopy metalograficzne różnią się jednak od siebie rozbudową możliwości analitycznych. W zależności od potrzeb mikroskop metalograficzny może być prostym i tanim układem lub rozwiniętym zautomatyzowanym systemem umożliwiającym obserwacje z wykorzystaniem wielu technik obserwacyjnych i prowadzenie analiz z użyciem specjalistycznego oprogramowania.
Można prowadzić obserwacje z użyciem takich technik obserwacyjnych jak: jasne pole widzenia, ciemne pole widzenia, polaryzacja czy kontrast różnicowo-interferencyjny. Zmiana techniki obserwacyjnej odbywa się poprzez odpowiednie dostosowanie oświetlenia, obiektywu, lub pryzmatów, a obserwacje wykonywane różnymi technikami potrafią dostarczać bardzo specyficznych informacji, lub ułatwiać analizę poszczególnych mikrostruktur.
Automatyzacja i digitalizacja mikroskopów umożliwia przeprowadzanie skomplikowanych i dawniej czasochłonnych analiz, a często umożliwia też przeprowadzanie badań statystycznych, które ze względu na czasochłonność wykonywane były w mniejszej liczbie prób niż to wskazane.