Zgład metalograficzny w metaloznawstwie jest to pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych.
Przygotowanie próbek do badań na mikroskopie składa się z następujących czynności:
a) Wycięcie próbki –rodzaj obróbki metalu stosowany w celu nadania materiałowi obrabianemu kształtów. Sposób wycięcia próbki jest uzależniony od zjawisk , które chcemy obserwować, przy czym zwykle zwraca się uwagę na orientację powierzchni zgładu względem kierunku obróbki plastycznej ( zgład wzdłużny, poprzeczny ), a w odlewach względem kierunku odpływu ciepła. Przy wykonywaniu ekspertyz pęknięć, próbki pobiera się w taki sposób, aby pokazać okolice pęknięcia. Materiały miękkie wycina się zwykłą piłką, natomiast twarde np. w stanie zahartowanym za pomocą tarcz ściernych.
b) Szlifowanie powierzchni – rodzaj obróbki metalu stosowany w celu nadania materiałowi obrabianemu dokładnych kształtów najlepiej wykorzystać do tego szlifierce do płaskich powierzchni , a następnie szlifować na papierach ściernych.. Szlifowanie rozpoczyna się od papierów gruboziarnistych i przechodzi kolejno na coraz drobniejsze, zmieniając każdorazowo kierunek szlifowania o 90o.
c) Polerowanie powierzchni- obróbka końcowa materiału mająca na celu nadanie gładkości i połysku obrabianemu materiałowi. Stosuje się dwie techniki polerowania:
-mechaniczna za pomocą emulsji tlenku glinu na suknie polerskim lub pastami diamentowymi.
-elektrolityczna
d) Trawienie- celem trawienia jest ujawnienie mikrostruktury próbki.
Mikroskop metalograficzny tym różni się od biologicznego, że pracuje na zasadzie wykorzystania światła odbitego od powierzchni zgładu. Tak więc w jego konstrukcji muszą być uwzględnione odpowiednie oświetlacze, przekazujące światło ze źródła na powierzchnię obserwowanego zgładu. Schemat jednej z możliwych konstrukcji mikroskopu metalograficznego pokazano na rysunku.
Schemat mikroskopu metalograficznego ( wg Schumanna).
Do mikroskopów metalograficznych zaliczamy mikroskopy:
Ø Świetlne
Ø Elektronowe
Mikroskop metalograficzny cechują następujące parametry:
Ø Powiększenie całkowite
Ø Zdolność rozdzielcza
Ø Głębia ostrości
Ø kontrast
Badania makroskopowe służą głównie do oceny jakości materiałów i jako takie są powszechnie stosowane w kontroli jakości gotowych wyrobów lub półfabrykatów. Celem tych badań jest wykrycie wszelkich nieciągłości materiału (pęknięć, zawalcowań, pęcherzy podskórnych, jam skurczowych) oraz niejednorodności chemicznych lub strukturalnych. Obserwacji poddaje się naturalne powierzchnie wyrobów, odpowiednio przygotowane przełomy albo powierzchnie wyszlifowane i wytrawione odpowiednimi odczynnikami.
Mikrostruktura stali po trawieniu nitalem powiększenie 100x
Opis struktury: Stal węglowa konstrukcyjna o strukturze ferrytycznej. Na tle ferrytu widoczne wtrącenia niemetaliczne.
Próba Baumanna Siarka w stali jest domieszką wybitnie szkodliwą, stąd jej zawartość nie może przekraczać 0,06%. Główną przyczyną dla której uważa się siarkę za pierwiastek szkodliwy jest powodowana kruchość na gorąco. Wykrywanie rozmieszczenia siarki wykonuje się przez przeprowadzenie próby Baumanna. Próba Baumanna opiera się na zasadzie reakcji chemicznej siarki zawartej w badanym przekroju z kwasem siarkowym.
Przebieg ćwiczenia ( próba Baumanna )- Na wygładzoną powierzchnie nakłada się papier fotograficzny zanurzony uprzednio na kilka minut w 2-5% roztworze wodnym.
Siarczki obecnie w stali reagują z kwasem według reakcji
FeS+ H2SO4=FeSO4+H2S
Po czym siarkowodór reaguje z bromkiem srebra emulsji, tworząc w miejscach bogatszych w siarkę czarny siarczek srebra
2AgBr+H2S=Ag2S+2HBr
Po zdjęciu papieru próbki płucze się w wodzie i utrwala
Odbitka Baumanna złącza nitowego
Złącze spawane otrzymuje się przez stopienie w miejscu połączenia materiału części łączonych z materiałami dodatkowym ( spoiwem ), które razem tworzą spoinę. Spoiwo powinno być materiałem o składzie identycznym ze składem materiału łączonego lub zbliżonym do niego.
Rodzaje połączeń spawanych tworzyw przedstawiono na rysunku:
Rodzaje połączeń spawanych: a) doczołowe, b) zakładkowe, c) nakładkowe, d) teowe, e) krzyżowe, f) ukośne, g) kątowe.
Makrostruktura złącza spawanego łukiem krytym ze stali
Ø podtopienie: nazwa niezgodności spawalniczej, kiedy bruzda nie jest zupełnie wypełniona wzdłuż brzegu ściegu spawalniczego,
Ø niepełne stopienie: stan, w którym spawane powierzchnie nie stopiły się ze sobą wystarczająco dobrze,
Ø niepełna penetracja: stan, gdzie jest niewystarczająca odległość pomiędzy powierzchnią metalu i dołem spawanego obszaru,
Ø zachodzenie na siebie: stan, gdzie brzeg ściegu spawalniczego nie został zespolony z podstawowym metalem (występuje często przy spawaniu złącza w kształcie T),
Ø wypukły ścieg spawalniczy: fragment wyokrąglenia ma spęczniałą powierzchnię ściegu spawalniczego,
Ø wklęsły ścieg spawalniczy: fragment wyokrąglenia ma wgniecioną powierzchnię ściegu spawalniczego,
Ø występowanie pęcherzy, wgłębień itp.
Właściwości mechaniczne i technologiczne złączy spawanych:
Ø Zapewniają szczelność połączenia
Ø Wytrzymałość na duże obciążenia (jest to spowodowane tym, że materiał spoiny i części łączonych jest prawie jednorodny, przez co wytrzymałość połączenia jest bliska wytrzymałości materiału części łączonych)
Ø W konstrukcji prawie nie zajmują miejsca
Badanie przełomów. Wykorzystuje się tu fakt, że wszelkie zanieczyszczenia oraz nieciągłości wewnętrzne powodują osłabienie przekroju i mogą być ujawnione na powierzchni złamanej próbki. Na podstawie badania przełomu można poza tym ocenić wielkość ziarna, stwierdzić pasmowość, włóknistość lub pierwotną strukturę, a także charakter pękania . Badanie przełomu jest bardzo pomocne przy ustalaniu przyczyny awarii, gdyż wady powodujące pęknięcia są na nim ujawnione.
3
Koziol1988