Zgład metalograficzny w metaloznawstwie jest to pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału, i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych.
W cyklu przygotowań wyróżnia się:
· wycinanie, szlifowanie, polerowanie, trawienie.
Wycinanie - jeden z mechanizmów naprawy DNA. Dotyczy dwuniciowego DNA. Uszkodzenia są usuwane przy pomocy oligonukleotydów. Do odtworzenia prawidłowej sekwencji zasad konieczny jest nieuszkodzony komplementarny łańcuch, który służy jako matryca podczas syntezy reperacyjnej.
Szlifowanie - jest to obróbka wykończeniowa powierzchni za pomocą narzędzi ściernych w wyniku której uzyskujemy duże dokładności wymiarowe i kształtowe oraz małą chropowatość. Szlifowanie możemy wykonywać na otworach, wałkach i płaszczyznach.
Polerowanie – to obróbka wykańczająca, która ma na celu uzyskanie żądanej gładkości i połysku powierzchni przedmiotu polerowanego.
Polerowanie dokonywane jest zwykle za pomocą miękkich tarcz i materiałów ściernych (najczęściej past polerskich) lub metodami elektrochemicznymi.
Trawienie – złożony proces enzymatycznego przekształcenia wielkocząsteczkowych związków chemicznych w prostsze, w celu ich wchłonięcia i przyswojenia przez organizm
Jako żelazo określa się pierwiastek chemiczny Fe oraz żelazo techniczne o bardzo małej zawartości innych składników. Żelazo w zależności od temperatury występuje w dwóch odmianach alotropowych alfa i gamma. Żelazo alfa jest plastyczne, krystalizuje w sieci przestrzennie centrycznej układu regularnego i do temperatury 7800C wykazuje własności ferromagnetyczne. Żelazo gamma posiada sieć płaskocentryczną układu regularnego. Żelazo jest paramagnetyczne, plastyczne i wykazuje znaczną zdolność do rozpuszczania węgla. Drugim składnikiem układu jest węgiel. Może on występować w postaci wolnej jako grafit, bądź w postaci związanej z żelazem jako faza międzymetaliczna Fe3C. Węgiel posiada dwie odmiany alotropowe: diament i grafit, ten ostatni występuje niekiedy w stopach z żelazem. Cementyt jest fazą międzymetaliczną żelaza z węglem o wzorze Fe3C (węglik żelaza)i zawiera 6,67% C. Struktura cementytu jest dość skomplikowana. Kryształ cementytu składa się z ośmiościanów ułożonych względem siebie pod określonymi kątami. Wewnątrz każdego ośmiościanu mieści się atom węgla. Przewaga wiązania metalicznego decydujeo właściwościach metalicznych cementytu jak przewodność elektryczna, połysk metaliczny itp. Cementyt cechuje duża twardość oraz brak plastyczności. Może on tworzyć roztwory stałe różnowęzłowe, w miejsca atomów węgla mogą wchodzić atomu niemetali: azotu, tlenu, zaś w miejsca atomów żelaza- atomy metali: manganu, chromu, wolframu i innych. Jest on związkiem nietrwałym i w określonych warunkach rozpada się na węgiel i żelazo.
Stopy żelaza z węglem są niewątpliwie najważniejszymi stopami stosowanymiw technice. Układ równowagi żelazo- węgiel został opracowany po raz pierwszy pod koniec XIX wieku i uległ w między czasie wielu poprawkom. Węgiel może występować w tym układzie w postaci wolnej jako grafit oraz związanej jako Fe3C. W praktyce ma się raczej do czynienia z tym ostatnim składnikiem i taki układ Fe- Fe3C nazywa się nietrwałym (niestabilnym), w odróżnieniu do trwałego układu Fe-C, opracowanego przy długotrwałym działaniu temperatury. W zależności od procentowej zawartości węgla można układ podzielić na 2 okresy:
- do 2%, gdzie przy wolnym chłodzeniu wydziela się cementyt; zakres ten odnosi się do stali węglowych;
- powyżej 2%- otrzymuje się stopy, w których węgiel występuje w postaci grafitu, zwłaszcza w obecności dalszego składnika jakim jest krzem- jest to zakres żeliw (3-4%) ; stopy powyżej 4% w praktyce raczej nie znajdują zastosowania- są krucze, gdyż węgiel występuje w nich zawsze w postaci cementytu.
Krzepnięcie stopów żelaza z węglem rozpoczyna się poniżej linii likwidusu. Powyżej jej znajduje się jedynie faza będąca roztworem ciekłym węgla w żelazie. Pomiędzy liniami likwidusu i solidusu współistnieją dwie fazy ciekła i stała. Poniżej linii solidusu występować mogą stopy jedynie w stanie stałym. W rezultacie przemian zachodzących w stałej temperaturze (perytektyczna w 14920C, eutektyczna w 11300C i eutektoidalna (perlityczna) w 7230C) otrzymuje się:
- dla stopu 0,018%C w 14920C roztwór stały węgla w żelazie gamma zwany austenitem, w wyniku przemiany perytektycznej między roztworem alfa o składzie 0,1% i cieczą o składzie 0,5%;
- dla stopu o 4,3%C w 11300C mieszaninę eutektyczną austenitu o 2%C i cementytu pierwotnego, zwaną leburytem;
- dla stopu o 0,8%C mieszaninę eutektoidalną roztworu węgla w żelazie alfa (ferryt) i cementytu wtórnego, zwaną perlitem.
Ferryt jest to graniczny roztwór węgla w żelazie alfa o maksymalnej rozpuszczalności 0,008%C w temperaturze otoczenia a 0,025%C w 7230C tj. w temperaturze eutektoidalnej. Na ogół ferryt posiada własności podobne do czystego żelaza, wykazuje niską twardość, wzrastającą w obecności atomów domieszek w roztworze.
Cementyt jest chemicznie bardzo odporny. Rozróżnia się cementyt pierwotny, wydzielający się z austenitu w postaci ziaren płytkowych lub laseczkowych, cementyt wtórny wydzielający się jako igły lub siatka na granicach perlitu.
Austenit jest to roztwór stały węgla w żelazie gamma. Krystalizuje w sieci płaskocentrycznej układu regularnego przy czym atomy węgla zajmują położenie środkowe.
Perlit jest to eutektoid, zawierający 0,8%C, powstały z przemiany austenitu przy powolnym chłodzeniu i składa się w zasadzie z płytek ferrytu i cementytu.
Ledeburyt jest mieszaniną eutektyczną nasyconych kryształów austenitu zawierającego 2%C i cementytu; występuje przy stałym składzie chemicznym 4,3%. Jest trwały w zakresie 1130 do 7230C; poniżej istnieje tak zwany ledeburyt przemieniony będący mieszaniną perlitu i cementytu. Ledeburyt cechuje stosunkowo wysoka twardość oraz kruchość.
Struktury stopów żelaza z węglem zależą od zawartości węgla:
1. stop1 (C=0,02%; żelazo elektrolityczne)
2. stop2 (C=0,35%; stal konstrukcyjna)
3. stop3 (C=0,8%; stal narzędziowa, stop podeutektoidalny)
4. stop4 (C=1,5%; stal narzędziowa, stop nadeutektoidalny)
5. stop5 (C=3,0%; żeliwo białe podeutektyczne)
6. stop6 (C=4,3%; żeliwo ledeburyczne)
7. stop7 (C=5,5%; żeliwo białe nadeutektyczne)
Na podstawie wykresu opracowanego przez Sauvera można określić procentowy udział poszczególnych składników w strukturze danego stopu. Dla stali podeutektoidalnej wyżarzonej można z wykresu Fe-C i obrazu mikroskopowego ocenić przybliżoną zawartość węgla. Zakładając, że ferryt prawie węgla nie zawiera, zaś perlit ma 0,8%C, z pewną dokładnością można określić daną zawartość węgla. Dla stali o zawartości ponad 0,8%C jest taka ocena już mniej dokładna. W stopach eutektycznych krzepnięcie rozpoczyna się od wykrystalizowania dużych płatów pierwotnego grafitu. W miarę krzepnięcia skład cieczy zmienia się osiągając e temperaturze eutektycznej stężenie ok. 4,3%, przy którym krzepnięcie w postaci eutektyki składającej się z drobnopłatkowego lub punktowego grafitu i austenitu. Podczas dalszego obniżania temperatury z austenitu wydziela się grafit wtórny, aż do osiągnięcia temperatury i składu eutektoidalnego; wtedy następuje rozpad austenitu na ferryti grafit. W stopach podeutektoidalnych krzepnięcie rozpoczyna się od utworzenia austenitu,a następnie powstaje grafit eutektyczny. Dalsze przemiany zachodzą już jak w stopie nadeutektoidalnym.
Z ilości perlitu i ferrytu w strukturze stali podeutektoidalnej w stanie wolno chłodzonym można określić zawartość węgla w stali. Wiedząc, że przy zawartości 0,8% C stal posiada czysto perlityczną strukturę, a przy 0% C czysto ferrytyczną, oceniając pod mikroskopem procentowy udział perlitu w strukturze stali, można obliczyć zawartość węgla w stali wg formuły:
x = 0.8 , gdzie:
x - zawartość węgla w procentach
P - powierzchnia zajęta przez perlit w procentach
L_6_Echo