تحلیل متالوگرافی چیست؟
آنالیز متالوگرافی، بررسی میکروسکوپی یک نمونه پس از برش، نصب، آسیاب و صیقل دادن و اچ کردن با یک معرف مناسب است. تاریخچه عملیات حرارتی مواد، ساختار دانه، توزیع فاز و عیوب در این بررسی قابل مشاهده است.
هدف تحلیل متالوگرافی
هدف این است که علت ساختاری پشت اعداد داده شده توسط آزمایش های مکانیکی را ببینیم. سختی یا شکنندگی غیرمنتظره اغلب تنها با بررسی ریزساختار قابل توضیح است.
تحلیل متالوگرافی بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- قطعات فولادی عملیات حرارتی شده
- اتصالات جوش داده شده
- ریخته گری و آهنگری
- سطوح کربوره و نیترید شده
- نمونه های تجزیه و تحلیل شکست
تحلیل متالوگرافی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با تحلیل متالوگرافی
- ASTM E3 (تهیه نمونه های متالوگرافی)
- ASTM E112 (تعیین اندازه دانه متوسط)
- ISO 643 (اندازه دانه فریتی یا آستنیتی در فولادها)
- ISO 3887 (تعیین عمق کربن زدایی در فولادها)
- ISO 17639 (بررسی ماکروسکوپی و میکروسکوپی جوش ها)
شرایط تحلیل متالوگرافی
- Kesme
- برش خنک کننده که از گرم شدن جلوگیری می کند. ساختار نباید تغییر کند
- آماده سازی
- پخت، سنباده و پرداخت تدریجی
- حکاکی کردن
- اچ و زمان مناسب برای مواد
- معاینه
- در بزرگنمایی مناسب در میکروسکوپ نوری؛ SEM در صورت لزوم
تجهیزات تحلیل متالوگرافی
- دستگاه برش سرد
- پرس نصب
- دستگاه سنگ زنی و پرداخت
- راه اندازی اچینگ و هود بخار
- میکروسکوپ نوری و سیستم تجزیه و تحلیل تصویر
- تستر میکروسختی (تکمیلی)
الزامات نمونه برای تحلیل متالوگرافی
- نمونه باید به گونه ای گرفته شود که نشان دهنده دوره تولید یا دسته باشد.
- توضیحات نمونه، نوع مواد و جهت تولید در صورت وجود باید ذکر شود.
- استاندارد مورد استفاده و هرگونه مشخصات مشتری باید همراه با نمونه ارائه شود.
- آزمایش ممکن است مخرب باشد. تعداد نمونه مورد نیاز باید از قبل تایید شود.
- سطوحی که مورد آزمایش قرار می گیرند باید در حین حمل و نقل محافظت شوند.
مدت تحلیل متالوگرافی
یک نمونه معمولاً در عرض یک تا دو روز کاری شامل آماده سازی و بررسی تکمیل می شود.
روش اجرای تحلیل متالوگرافی
- 1قسمتی که مورد بررسی قرار می گیرد مشخص می شود و نمونه با خنک سازی برش داده می شود.
- 2نمونه نصب شده است.
- 3سنگ زنی و پرداخت مرحله به مرحله انجام می شود.
- 4با یک معرف مناسب اچ شده و شسته می شود.
- 5در بزرگنمایی های مختلف زیر میکروسکوپ بررسی می شود.
- 6اندازه دانه، کسر فاز یا عمق لایه اندازه گیری می شود.
- 7تصاویر با مقیاس گزارش می شوند.
معیارهای پذیرش تحلیل متالوگرافی
استاندارد روش نحوه انجام آزمایش را مشخص می کند، نه اینکه چه نتیجه ای باید باشد. محدودیت پذیرش از استاندارد مواد یا محصول، مشخصات مشتری یا مقررات مربوطه ناشی می شود. بنابراین این صفحه محدودیت عددی ارائه نمی دهد.
ارزیابی نتایج
ارزیابی مبتنی بر مقایسه ساختار مشاهده شده با ساختار تعریف شده در استاندارد یا مشخصات مواد است. مقادیری مانند اندازه دانه و عمق کربن زدایی به صورت عددی آورده شده است. محدودیت پذیرش از استاندارد محصول می آید.
گزارش تحلیل متالوگرافی
- توضیحات نمونه، اطلاعات مواد/محصول و شماره دسته در صورت وجود
- روش آماده سازی نمونه و شرایط تهویه
- شرایط استاندارد و آزمون اعمال می شود
- ابزار مورد استفاده و وضعیت کالیبراسیون
- نتایج و واحدهای اندازه گیری
- عدم قطعیت اندازه گیری (در صورت درخواست)
- بیانیه ای مبنی بر اینکه نتیجه فقط برای نمونه ارسال شده برای آزمایش اعمال می شود
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای هماهنگ با توجه به خانواده محصول اعمال می شود
- اتحادیه اروپا 765/2008 (چارچوب نظارت بر بازار و اعتباربخشی)
- مقررات مربوط به محصول و مشخصات مشتری
آزمون فلز و متالورژی — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون تحلیل متالوگرافی به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های فلز و متالورژی، باری را که یک فلز یا اتصال جوش‌شده می‌تواند تحمل کند، نحوه شکست آن و ساختار داخلی‌اش را تعیین می‌کنند. خروجی این خانواده اغلب درباره خود محصول نیست بلکه درباره هویت ماده است: آیا فولاد واقعاً از رده اعلام‌شده است، آیا درز جوش استحکامی را که طراحی فرض کرده می‌دهد، آیا قطعه ریخته‌گری نقص داخلی غیرقابل‌قبولی دارد؟
اهمیت عملی این حوزه از این واقعیت ناشی می‌شود که یک قطعه فلزی به‌ندرت به‌تدریج از کار می‌افتد. یک قطعه پلاستیکی تغییر شکل می‌دهد، فرسوده می‌شود، ترک می‌خورد و معمولاً هشدار می‌دهد. اما درز جوش یا یک بست، اغلب بدون هشدار می‌شکند - به‌ویژه در موارد خستگی و شکست ترد. به همین دلیل، در حوزه‌هایی مانند تجهیزات تحت فشار، تجهیزات بالابر، فولاد سازه‌ای و خطوط لوله، آزمون مواد الزامی مقرراتی است نه طراحی.
این خانواده سه گروه روش را گرد هم می‌آورد و هر یک به پرسشی متفاوت پاسخ می‌دهد. آزمون‌های مکانیکی رفتار ماده تحت بار را کمّی می‌کنند. بازرسی غیرمخرب بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص می‌گردد. متالوگرافی و تجزیه شیمیایی توضیح می‌دهند چرا ماده چنین رفتاری دارد - از طریق ساختار دانه، توزیع فاز، محتوای آخال و ترکیب آلیاژ.
معیار پذیرش این آزمون‌ها تقریباً هرگز از استاندارد آزمون نمی‌آید و این کلید درک این حوزه است. استاندارد آزمون می‌گوید اندازه‌گیری چگونه انجام شود؛ مقادیر قابل‌قبول از استاندارد محصول، رده ماده یا آیین‌نامه ساخت می‌آید. ISO 6892-1 می‌گوید آزمون کشش چگونه انجام شود؛ EN 10025 می‌گوید آن فولاد باید چند مگاپاسکال تنش تسلیم بدهد. هنگام خواندن یک گزارش، دانستن اینکه بر اساس کدام استاندارد محصول ارزیابی شده ضروری است.
نمونه‌برداری در این حوزه بخشی جدایی‌ناپذیر از نتیجه است. دو نمونه گرفته‌شده از یک ذوب ممکن است بسته به جهت و محل برداشت، مقادیر متفاوتی بدهند؛ در محصولات نورد شده، نمونه‌های موازی و عمود بر جهت نورد نتایج متفاوتی تولید می‌کنند. به همین دلیل استانداردهای محصول محل و جهت نمونه‌برداری را نیز تنظیم می‌کنند و گزارش باید این را مستند کند.
گروه‌های روش در این حوزه
تست های مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شیاردار (شارپی)، سختی (برینل، ویکرز، راکول)، خستگی، خزش و چقرمگی شکست. این‌ها رفتار ماده تحت بار را به‌صورت عددی می‌دهند.
بازرسی غیرمخرب
پرتونگاری، بازرسی فراصوتی، مایع نافذ، ذرات مغناطیسی و بازرسی چشمی. بدون آسیب به قطعه به دنبال نقص‌های سطحی و داخلی می‌گردد و گامی ضروری در ساخت جوشی است.
متالوگرافی
آماده‌سازی نمونه، اچ‌کاری و بررسی میکروسکوپی. اندازه دانه، توزیع فاز، محتوای آخال، عمق کربن‌دهی و منطقه متأثر از حرارت جوش ارزیابی می‌شود.
تجزیه شیمیایی
ترکیب آلیاژ با طیف‌سنجی نشری نوری و شیمی تر تأیید می‌شود؛ تأیید رده ماده از این مرحله می‌گذرد.
رفتار خوردگی
آزمون‌های مه نمکی، خوردگی حفره‌ای و شکافی، و خوردگی بین‌دانه‌ای. در فولادهای زنگ‌نزن می‌توانند نشان‌دهنده کیفیت عملیات حرارتی باشند.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- گواهی ماده (مانند EN 10204 3.1) گزارش آزمون نیست؛ اظهارنامه سازنده است. در کاربردهای حساس، راستی‌آزمایی مستقل انجام می‌شود و این دو نباید با هم اشتباه گرفته شوند.
- آزمون‌های کشش ASTM و ISO مقادیر یکسانی را اندازه می‌گیرند اما از هندسه نمونه متفاوتی استفاده می‌کنند؛ نتایج معادل مستقیم هم تلقی نمی‌شوند و هرچه مشخصات بخواهد همان اعمال می‌شود.
- جداول تبدیل بین سختی و استحکام تقریبی هستند. محاسبه تنش تسلیم از روی سختی، شواهد کافی برای پذیرش ماده نیست.
- در بازرسی غیرمخرب، عبارت «نقصی یافت نشد» به معنای نبود نقص نیست؛ ممکن است نقص‌هایی زیر حد تشخیص روش وجود داشته باشد. گزارش باید روش به‌کاررفته و سطح حساسیت را ذکر کند.
- قبول‌شدن درز جوش نشان نمی‌دهد جوشکار یا دستورالعمل واجد شرایط است؛ این‌ها فرآیندهای جداگانه‌اند.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- راستی‌آزمایی گواهی ماده و پذیرش مواد ورودی
- تأیید ساخت جوشی؛ صلاحیت‌سنجی جوشکار و دستورالعمل
- کنترل ساخت تجهیزات تحت فشار و اجزای سازه‌ای
- تحلیل خرابی و تعیین علت ریشه‌ای آسیب‌های میدانی
- راستی‌آزمایی فرآیندهای عملیات حرارتی و سطحی
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره تحلیل متالوگرافی
آیا آماده سازی نمونه بر نتیجه تأثیر می گذارد؟
مستقیماً روی آن تأثیر می گذارد. برشی که نمونه را گرم می کند، مرحله سنگ زنی بیش از حد تحت فشار، یا اچانت اشتباه می تواند ساختار را تغییر دهد یا پنهان کند. بنابراین آماده سازی طبق استاندارد انجام شده و در گزارش ذکر شده است.
اگر میکروسکوپ نوری کافی نباشد چه کاری انجام می شود؟
میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای ساختارهای بسیار ظریف و سطوح شکستگی استفاده می شود. در صورت نیاز به توزیع عنصری از EDS در کنار آن استفاده می شود.