آماده‌سازی نمونه یکی از مهم‌ترین مراحل در فرآیند متالوگرافی است. کیفیت تحلیل‌های میکروسکوپی به شدت وابسته به نحوه آماده‌سازی نمونه است. در این مقاله، مراحل اصلی آماده‌سازی نمونه و تجهیزات مورد نیاز برای این فرآیند را بررسی می‌کنیم.
مراحل آماده‌سازی نمونه
۱. برش نمونه (Cutting)
اولین مرحله در متالوگرافی، برش نمونه از قطعه اصلی است. این کار باید به گونه‌ای انجام شود که کمترین آسیب ممکن به ساختار داخلی ماده وارد شود. برای این منظور، از دستگاه‌های برش دقیق با تیغه‌های الماسه یا کاربیدی استفاده می‌شود.
۲. مانت کردن نمونه (Mounting)
برای سهولت در جابه‌جایی و جلوگیری از آسیب به نمونه، آن را در یک رزین مخصوص مانت می‌کنند. مانت کردن به دو روش گرم و سرد انجام می‌شود. در روش گرم، از ترموست‌ها و در روش سرد، از رزین‌های اپوکسی یا آکریلیک استفاده می‌شود.
۳. سنباده‌زنی (Grinding)
بعد از مانت کردن، سطح نمونه نیاز به سنباده‌زنی دارد تا ناصافی‌های ناشی از برش حذف شده و سطحی هموار ایجاد شود. سنباده‌زنی معمولاً به صورت مرحله‌ای از زبری بالا به زبری پایین انجام می‌شود و از کاغذ سنباده‌های سیلیکون کارباید یا الماسه استفاده می‌شود.
۴. پولیش (Polishing)
پولیش کردن مرحله‌ای است که سطح نمونه را به حدی صاف و براق می‌کند که در زیر میکروسکوپ ساختارهای داخلی به خوبی قابل مشاهده باشند. این کار با استفاده از پارچه‌های مخصوص و دوغاب‌های الماسه با دانه‌بندی‌های مختلف انجام می‌شود.
۵. اچ کردن (Etching)
اچ کردن یا حکاکی شیمیایی، مرحله نهایی آماده‌سازی است که در آن نمونه در محلول‌های اسیدی یا بازی قرار می‌گیرد تا ریزساختارهای داخلی آن آشکار شود. انتخاب محلول اچ بستگی به نوع فلز و آلیاژ مورد بررسی دارد.
تجهیزات مورد نیاز برای آماده‌سازی نمونه
تجهیزات مورد نیاز برای متالوگرافی شامل دستگاه‌ها و ابزارهایی است که برای آماده‌سازی، بررسی و تحلیل نمونه‌های فلزی استفاده می‌شوند. در ادامه، برخی از مهم‌ترین تجهیزات مورد استفاده در متالوگرافی توضیح داده شده‌اند:
۱. دستگاه برش (Cutting Machine)
برای جداسازی نمونه از قطعه اصلی، از دستگاه برش استفاده می‌شود. این دستگاه معمولاً از تیغه‌های الماسه یا کاربیدی بهره می‌برد تا برشی دقیق و بدون ایجاد تنش در نمونه انجام شود.
۲. دستگاه مانت کردن (Mounting Press)
برای محافظت از نمونه و تسهیل بررسی‌های میکروسکوپی، آن را در داخل یک ماده رزینی محصور می‌کنند. این کار به دو روش انجام می‌شود:
- مانت گرم (Hot Mounting): با استفاده از فشار و حرارت، نمونه در یک قالب ترموپلاستیک یا ترموست قرار داده می‌شود.
- مانت سرد (Cold Mounting): از رزین‌های اپوکسی یا آکریلیک استفاده می‌شود که در دمای اتاق سفت می‌شوند.
۳. دستگاه سنباده‌زنی (Grinding Machine)
برای حذف ناصافی‌ها و ایجاد سطحی صاف، نمونه با استفاده از کاغذهای سنباده با زبری‌های مختلف (۸۰ تا ۲۰۰۰) سنباده‌زنی می‌شود. این کار می‌تواند به‌صورت دستی یا با دستگاه‌های سنباده‌زنی اتوماتیک انجام شود.
۴. دستگاه پولیش (Polishing Machine)
برای دستیابی به سطحی براق و بدون خط و خش، از دستگاه پولیش استفاده می‌شود. این فرآیند معمولاً با پارچه‌های مخصوص پولیش و دوغاب‌های الماسه (با اندازه ذرات ۱ تا ۶ میکرون) انجام می‌شود.
۵. محلول‌های اچ (Etchants)
پس از آماده‌سازی سطح، نمونه باید اچ شود تا ساختارهای میکروسکوپی آن نمایان شوند. برخی از محلول‌های رایج عبارتند از:
- نایتال (Nital): برای فولادهای کربنی و کم‌آلیاژی
- پیکریک اسید (Picric Acid): برای فولادهای آلیاژی و برخی چدن‌ها
- فروکلراید (Ferric Chloride): برای آلیاژهای مس و برنج
- کلرید نیتریک (Nitric Acid Solution): برای آلومینیوم و آلیاژهای آن
نتیجه‌گیری
آماده‌سازی صحیح نمونه در متالوگرافی نقش کلیدی در دستیابی به نتایج دقیق و قابل اطمینان دارد. انتخاب تجهیزات مناسب و رعایت اصول هر مرحله، کیفیت نهایی تحلیل‌های میکروسکوپی را تضمین می‌کند.
نظرات و تجربیات خود را در زمینه آماده‌سازی نمونه‌های متالوگرافی با ما به اشتراک بگذارید!