Экспертиза металла

При проведении экспертизы структурных особенностей металлов и сплавов является необходимой процедурой при оценке их качественных параметров. Основными видами структурного анализа являются:

- металлографический анализ (оптическая микроскопия);

- растровая (сканирующая) электронная микроскопия;

- просвечивающая электронная микроскопия.

В данной статье пойдет речь о металлографии или металлографическом анализе («metallographic analysis»).

Металлографический анализ – это исследование структуры металлов и сплавов на специально подготовленных шлифах, при помощи оптической микроскопии. В данном мной определении не зря уделено внимание подготовленным шлифам, качество выполнения которых напрямую влияет на способность провести анализ. Металлографический шлиф – это образец исследуемого металла с отполированной до зеркального состояния плоскостью. Как же его готовили раньше и готовят сейчас?

До внедрения технологически продвинутых машин в металловедение шлифы готовили вручную. Отрезался кусочек металла от исследуемого образца, если его размеры позволяли его обрабатывать, то начинали обработку. Если образец был слишком маленького размера, то его устанавливали в оправку и заливали сплавом 


Вуда, получая объект удобного размера. Далее начинали его шлифовку на наждачной бумаге с крупным абразивом, а когда подготавливаемая поверхность становилась однородной, переходили на наждачную бумагу с более мелким абразивом. При этом направление шлифования менялось на перпендикулярное предшествующему. В результате нескольких смен (примерно от 4 до 7, в зависимости от изначального качества поверхности) шкурок получалась практически зеркальная плоскость. Ее оставалось только отполировать на фетре, смоченном раствором оксида хрома. При такой процедуре на качество шлифа очень сильно влияла квалификация сотрудника, проводящего пробоподготовку.

В современном металловедении процессы изготовления шлифа автоматизированы. Отрезанные образцы металла заливаются в специальной машине особым составом (твердый пластик), получая небольшие шайбы. Потом одна или несколько шайб устанавливаются в полировальную машину, где они полируются по установленной оператором программе, на выходе получается готовый шлиф, стабильно высокого качества. Мы в НТЦ "АВТОТЕХ" при проведении экспертизы металлов используем современный комплекс пробоподготовки, на фото.

Подготовленный тем или иным способом шлиф можно уже исследовать на микроскопе. Но на его зеркальной поверхности можно увидеть только поры и неметаллические включение, которые практически всегда присутствуют в сталях. Для того чтобы увидеть структурные и фазовые составляющие металла или сплава в оптический микроскоп, уже подготовленный шлиф нужно подвергнуть особой процедуре – травлению. Травление – это воздействие на подготовленную поверхность шлифа специальными реактивами, позволяющими проявить структуру. Например, для образцов из конструкционных сталей основным травителем является 3-х процентный раствор азотный кислоты в спирте. Для нержавеющих сталей нужно готовить более сложные растворы различных кислот. А вот ванадиевые сплавы травятся в растворе щавелевой кислоты, причем только электролитическим способом. По травлению сталей и сплавов написаны целые справочники и это вопрос отдельной статьи.

После того как образец протравлен, можно переходить к изучению его структуры в оптическом микроскопе. Стали и сплавы обычно изучают при увеличении от 100 до 500. При просмотре в микроскоп шлифов из различных сталей и сплавов можно увидеть огромное многообразие структур, многие из которых невероятно занимательны и по-своему красивы. Самая распространенная структура конструкционных сталей – это феррит с перлитом.

Размер ферритного зерна является важной структурной характеристикой, которая определяет величину ударной вязкости и уровень прочностных характеристик стали.

Не вдаваясь в подробности, просто добавляю изображения нескольких структур, которые можно увидеть при проведении металловедческой экспетизы, чтобы вы смогли оценить красоту металлографического анализа.

Структура меди