Materiálografie (detailní vysvětlení termínu)

Zkoumání struktury ( způsobu stavby ) technických materiálů může přinést řadu poznatků o "historii" daného předmětu, jeho užitných vlastnostech i defektech. "Historií" se myslí jeho výroba a zpracování, např. pro kovy a slitiny od lití přes tváření až po tepelné zpracování a užití.

Nezbytným předpokladem pro pozorování struktury je použití takových metod přípravy a pozorování vzorků, které zaručují, že bude odhalena skutečná struktura neovlivněná způsobem přípravy ( intergrity stage ). Teprve potom může nastat objektivní pozorování a vyhodnocení struktury ve vztahu k mechanickým a fyzikálním vlastnostem i k procesu výroby součástí, ze kterých byly zkoumané části - vzorky odebrány. Tato nutná podmínka bez výjimky platí jak pro pozorování a hodnocení makrostruktury, tak i mikrostruktury, ať se jedná o metalografii - zkoumající kovy a jejich slitiny, petrografii zkoumající nerosty, nebo materialografii - zabývající se materiály všeobecně. Podle velikosti zkoumaných objektů, které chceme pozorovat, se používá pouhé oko nebo lupa - pak se jedná o makrostrukturu a jedná se o makroskopické pozorování, nebo se musí použít zvětšujícího mikroskopu a pozoruje se mikrostruktura - jedná se o mikroskopii. Volba zkoumané oblasti je dána požadavky předpisů a norem, účelem zkoumání a zkušenostmi pozorovatelů. Pro zviditelnění struktury se často používá leptání (především různými chemikáliemi) nebo se využívají některé fyzikálně-chemické postupy či vhodné mikroskopické techniky pozorování ( světlé či tmavé pole, polarizované světlo, diferenciální interferenční kontrast ).

K dosažení skutečně věrného obrazu struktury je třeba použít správných metod přípravy vzorků.

Prvním krokem přípravy je vyříznutí vzorku ze zkoumaného tělesa a vymezení oblasti, která bude pozorována. K tomu slouží zejména rozbrušovací pily. Speciální konstrukce a různé způsoby vzájemného působení dělicího nástroje-kotouče a řezaného materiálu směřují k tomu, aby bylo zachováno základní pravidlo "minimální styčná plocha mezi vzorkem a kotoučem. Toto je nezbytná podmínka pro co nejmenší poškození struktury při řezání. Další nezbytnou podmínkou je optimální volba řezných parametrů ( rychlost řezání, způsob chlazení vzorku, volba typu řezného kotouče-tj.: druh brusiva, velikost zrn a jejich koncentrace, druh pojiva ). Při každém řezání dochází k poškození struktury v rovině řezu. Optimální volba všech parametrů omezí poškození vzniklé plastickou deformací, vložením vnitřního pnutí, vydrolením částic či vznikem trhlin na hloubku 10-50 mikrometrů. Necitlivě provedené řezání může poškodit - změnit strukturu až do hloubky 1000 mikrometrů.

Před další přípravou je vhodné v mnoha případech vzorky vhodně zapouzdřit. Ryze praktickým důvodem je potřeba zajistit stejné rozměry pro moderní poloautomatickou přípravu ( podle rozměrů zvoleného držáku ). Zapouzdření je nutné i v případě, že vzorky jsou příliš malé a nelze je udržet při další přípravě. Z hlediska celkové přípravy, zapouzdření umožní provádět pozorování až do krajů vzorků a zaplnit póry nebo trhliny, které by přípravu vzorků komplikovaly. Používají se dvě odlišné technologie: zalévání za studena a zalisování za tepla a k tomu byly optimalizovány některé termoplasty a termosety. Jedná se o metylmetakryláty, polyesterové a epoxidové pryskyřice, fenolitické pryskyřice. Každá z těchto látek typově i dle komerčního označení má své výhody a nevýhody, je nutno vždy zvážit použití s ohledem na konkrétní případ.

Poškozenou vrstvu materiálu od řezání je nutno v dalších krocích přípravy vzorků odstranit. To se děje pomocí broušení buď na tradičních brusných papírech se zrny karbidu křemíku, nebo pomocí brusiv, jako jsou diamant nebo korund, či další oxidy. Tyto jsou umístěny na různě konstruované podložky z vláken (přírodní nebo umělé) nebo na speciálně vyvinuté povrchy tvořené kovy, keramikou a pryskyřicí. O použití typu brusiva rozhoduje velikost, tvrdost a typ úhlů řezu - tvar zrn. Brusné papíry postupně ztrácejí na významu a jsou nahrazovány účinnějšími prostředky. Před postupným odstraňováním deformované vrstvy bývá ještě použito tzv. planární broušení jehož účel je srovnat povrch vzorku do roviny. I po posledním kroku broušení, kdy byly odstraněny zbývající části poškozené struktury od řezáni, jsou na povrchu vzorku ještě mikroskopicky pozorovatelní rysky vytvořené brousícími zrny. V principu by mělo být v posledním kroku použito brusivo o velikosti cca poloviční ve srovnání s pozorovanými strukturními objekty. Proto postup broušení je různý pro různé materiály a liší se i dle účelu hodnocení struktury.

Zbylé rysky odstraní poslední krok přípravy vzorků, a to leštění. Při leštění již nedochází k žádnému úběru materiálu. Leštěním opět dochází k deformaci povrchových vrstev a proto musí být co nejkratší a nejšetrnější. Pro leštění se používají textilní podložky a jako leštící prostředky různé oxidy. Speciálními postupy pro vybrané materiály jsou elektrolytické nebo chemické leštění.

Detailní postupy na přípravu vzorků lze nalézt na www.buehler.com - Sum-Met - suma metalografický znalostí - Pro přístup na tuto stránku je nutné být zaregistrovaným členem Buehler e-Club. Chcete se zaregistrovat?

» Zpět na stránku Slovníček pojmů.