• film

    Сделай свой продукт качественным

    Дефект углеродной пленки

  • perlit

    Информация в свободном доступе

    Читай о перлите!

  • skin

    Широкие возможности для исследования

    Дифференциально-интерференционный контраст

Искусство металлографии

Искусство (наряду с наукой) — один из способов

познания реальности и взаимодействия с нею.

(Wikipedia – статья «Искусство»)

 

К нашим посетителям: Почему создан этот сайт?

  Вероятно, следует начать с того, что для успешной деятельности можно и должно использовать свои самые сильные стороны. Нашими сильными сторонами являются методы металлографического исследования. На протяжении ряда лет мы выполняем металлографический анализ в соответствии с тематикой исследований, проводимых в Физико-техническом институте Национальной академии наук Беларуси. Такая работа позволила нам приобрести опыт исследования структуры разнообразных металлов, сплавов и неметаллических материалов, которые, казалось бы, затруднительно анализировать с помощью металлографического микроскопа.


sil

sil-dik
Легированный силумин в "светлом поле" Дифференциально-интерференционный контраст

   Исходя из опыта нашей работы, а также строгого определения терминов, данных в энциклопедии, металлография есть искусство. С одной стороны металлография является одним из способов познания реальности, а именно - строения и структуры разнообразных материалов (что может быть более реально, чем материалы на службе у человека?). С другой стороны, такое познание невозможно без мастерства высокого уровня в области владения практическими методами структурного анализа материалов. С третьей стороны, металлография не может существовать в отрыве от эстетически выразительных форм структур материала, потому что совершенная (или эстетически красивая) форма структуры как правило, связана с наличием у материала хороших свойств (механических, эксплуатационных). Поэтому собственно творческая художественная деятельность является неотъемлемой частью металлографии и заключается в выборе наиболее выразительных (=информативных) изображений структуры металлов, сплавов, неметаллических материалов. К тому же структуры материалов – это еще и необычайно красиво. Часто используется термин «мир металла» и это действительно целый мир, в который можно погружаться «с головой» и без конца восторгаться красотой форм и оттенков.
Методы оптической микроскопии в Интернете (в русскоязычной его части) представлены на сайтах, посвященных, в основном, пробоподготовке. Обнаруживается явный недостаток современных сведений о металлографии, в том числе о способах и методах получения изображения структур разнообразных материалов. Это достаточно несправедливо; при поиске, например по запросу «темнопольная микроскопия» можно найти много данных, относящихся к биологии и медицине, но не к металлографии. Очень мало представлено изображений реальных структур, полученных с помощью разнообразных методик металлографического анализа. Основная масса структур материалов (металлов), представленных в Интернете, - это копии из книг, изданных достаточно давно. Поэтому качество таких изображений невысоко.

Кроме того, в настоящее время развитие металлографии в Беларуси затрудняется отсутствием средств для обновления материально-технической базы научных исследований и, в этой связи, отсутствием иногда у специалистов сведений о возможностях металлографического оборудования.

Поэтому мы постараемся освещать на данном сайте:
• аспекты методик металлографического анализа;
• вопросы количественного анализа изображений структуры;
• нестандартные способы получения изображений структур материалов;
• представлять наши наиболее интересные публикации по вопросам структурных исследований материалов;
• а также многое другое в рамках приобретенного профессионального опыта.
Прежде всего следует рассмотреть, что представляет собой металлография как наука.
Металлография - часть металловедения, изучающая влияние химического состава и обработки (термической, химико-термической, давлением и пр.) на структуру металлов и сплавов.
Современная металлография – это комплекс качественных и количественных методов анализа структуры металлических материалов, использующих современное металлографическое оборудование, средства компьютерной техники и математической обработки экспериментальных данных.
Первым этапом металлографического исследования является пробоподготовка или металлографическое препарирование. Основная задача этого этапа – создание образца, который адекватно отражает состояние структуры материала (или изделия). Поскольку современная металлография многолика в плане разнообразия объектов исследования, то пробоподготовка может включать:
• Традиционное приготовление шлифа на поверхности металлического образца. Основная задача при этом - создание идеальной зеркальной поверхности без следов предшествующей обработки (отрезки или шлифовки). Это наиболее распространенный метод металлографического препарирования.
• Получение реплики – слепка поверхности образца в том случае, когда вырезка образца по тем или иным причинам невозможна. Получению реплики предшествует создание шлифа на исследуемом участке. Это задача полевой металлографии.
• Получение излома, который может изучаться в микроскопах различного вида (оптическом, растровом).
• Создание образцов, для которых не требуется специальная подготовка поверхности, или же подготовка проводится в минимальном объеме (протирка, обезжиривание).
Металлографическое травление. Его иногда относят к пробоподготовке. Тем не менее, травление более полезно рассматривать как отдельную операцию по выявлению структуры образца. Как правило, исследование начинается с изучения нетравленых образцов в целях определения наличия неметаллических включений (сульфиды, нитриды, окислы), трещин и несплошностей различного происхождения. Исследование таких объектов, как например серый чугун, проводится первоначально в нетравленом состоянии для определения морфологии и размера включений графита. Травление производится только для шлифов. Операция травления начинается с выбора метода травления (в растворе, ионное травление, электролитическое травление). Наиболее распространенным является травление в растворах. Оно начинается с выбора соответствующего реактива для травления и его приготовления. Травление в растворах проводится методом погружения образца в травящий раствор или методом втирания реактива с помощью тампона. Операция травления заканчивается промывкой и сушкой образа.
Препарирование и травление являются подготовительными этапами металлографического исследования.
Непосредственно металлографическое исследование начинается с анализа структуры образца.
Металлографический анализ подразделяется на микро- и макроструктурный методы. Макроструктурный метод применяется для исследования структуры невооруженным глазом или с помощью оптических приборов при малых увеличениях. В основном, макроструктура – это расположение различных макроскопически видимых зон в образце (зоны сварного шва, крупная пористость, повреждения поверхности, характер течения метала при пластической деформации и т.д.). Микроструктурный анализ предполагает использование микроскопа для оценки структуры при больших увеличениях. Это позволяет рассмотреть зеренное (фазовое) строение металла и внутризеренную структуру.
Металлография может быть как качественной, так и количественной.
Качественная металлография – это наблюдение и визуальный анализ, фотографирование и описание структуры металла, т.е. того, что мы видим на изображении структуры. Задача данного этапа – определение всех особенностей изображения, отделение информативной части от артефактов и получение серии качественных изображений микроструктуры, которые отражали бы реальное строение материала. Строение металлических материалов не всегда различимо в простом отраженном свете. Поэтому в металлографическом микроскопе предусмотрен ряд опций, позволяющих сделать изображение структуры максимально информативным. Это средства оптического контрастирования.
-темнопольная микроскопия;
-поляризационная микроскопия (использующая поляризованный свет);
-фазово-контрастная микроскопия;
-люминисцентная микроскопия;
-нтерференционный контраст;
-диафрагмирование;
-цветные фильтры.
Применение этих методов позволяет визуализировать детали изображения структуры материалов. Наиболее часто в традиционной металлографии применяются темнопольное освещение и поляризованный свет.
Заключительным этапом металлографического исследования является количественная металлография.
Количественная металлография – это анализ изображения структуры металла, при котором определяются количественные характеристики – размер зерна, количество фаз или компонентов, пористость, толщина упрочненных слоев и т.п.
Количественная металлография обеспечивается современными программами количественной обработки изображений. Эти программы дают возможность выбрать конкретные объекты, подлежащие анализу – зерна, фазы, различные включения, слои и т.д. После этого определяются количественные параметры выбранных объектов: площадь, длина и ширина, периметр, эквивалентный диаметр (диаметр круга, площадь которого равна площади объекта), периметр, фактор формы (F=4S/P2, где S – площадь, Р – периметр), ориентация (угол наклона оси симметрии объекта к выбранной прямой линии) и т.д. Набор параметров определяется конкретной программой.
После определения количественных параметров возможен анализ статистических характеристик объектов (зерен, фаз и пр.) в виде графика или таблицы, где отображается распределение обнаруженных объектов по выбранному параметру (площади, длине, ширине и т.д.). Распределение объектов показывает, какое количество обнаруженных объектов принадлежит тому или иному размерному классу.
В основе методов количественной металлографии лежат принципы стереометрической металлографии. В этом разделе металлографии теоретически обоснованы основные методы определения размера структурных составляющих, их количества, а также расчета состава сплавов исходя из данных количественного анализа.
Описанные этапы металлографического исследования являются прямыми методами металлографического анализа.
К косвенным методам металлографического анализа относят дилатометрический, термический, электромагнитный и другие физические методы, которые дополняют результаты исследования структуры металлов и сплавов. Косвенные методы не ставят целью изучить физические свойства металла или сплава. Они являются средством установить наличие определенной структуры и фаз в составе материала.

 Слайд-шоу, предсталенное ниже, иллюстрирует роль поляризованного света и дифференциально-интерференционного контраста в идентификации мелкого включения, которое не видно ни в светлом, ни, практически, в темном поле.

Темное поле

Виден светлый контур включения. Центр затемнен.

Поляризованный свет

Формирование «темного креста» - включение сферическое, прозрачное.

Дифференциально-интерференционный контраст

Прозрачное включение на поверхности стали, обработанной компрессионной плазмой.