اصول اچ كردن نمونه هاي متالوگرافي ( تهيه شده توسط مهندس مصطفي سلطانلو)
پروسه هاي اچ كردن
بررسي هاي ميكروسكپي معمولا به يك بزرگنمايي حداكثر 1000 برابر محدود مي شود مگر اينكه از ميكروسكپ نوري با لنزهاي شيي روغني استفاده شود.
بيشتر سيستم هاي آناليز تصوير از لنزهاي تقويت كننده كه بزرگنمايي تصوير بيشتري ايجاد مي كنند بهره مي برند. دراين حالت شناسايي فازهاي ريزتر امكان پذير خواهد شد ولي در هر صورت در ميكروسكپ هاي نوري رزولوشن از 0.2 تا 0.3 ميكرون بالاتر نمي رود. بررسي دقيق وضعيت ساختاري ماند اندازه دانه، جدايش، شكل و سايز و توزيع فازها و ناخالصي ها بر روي نمونه اي كه به درستي آماده سازي شده باشد امكان پذير مي باشد. همچنين بررسي ميكروساختاري عمليات هاي چون عمليات حرارتي و مكانيكي انجام شده بر روي فلز نيز با انجام متالوگرافي صحيح قابل بررسي مي باشد. اكثر مقوله هاي ذكر شده در بالا توسط سيستم هاي آناليز تصوير به صورت كمي قابل ارائه مي باشند.
عمل اچ كردن به دو صورت فروبري و مالشي با استفاده از يك محلول مناسب صورت مي پذيرد. روش مالشي براي آن دسته از فلزاتي كه در برابر اتمسفر محيط لايه چسبنده اكسيدي بر روي آنها شكل مي گيرد، ترجيح داده مي شود. جهت به كار بردن روش مالشي به جهت جلوگيري از ايجاد خراش بهتر است كه از نخ پنبه هاي جراحي استفاده شود. زمان اچ كردن بسته به پتانسيل اچانت متفاوت خواهد بود و فقط از طريق تجربه قابل حصول مي باشد. در كل براي بررسي در بزرگنمايي هاي بالا اچ كم عمق و براي بررسي در بزرگنمايي هاي پايين، اچ عميق كانتراست تصوير بهتري ارائه مي دهد. برخي از اچانتها به صورت انتخابي فقط بر روي يك فاز اثر خواهند گذاشت و يا آن فاز را رنگي خواهند كرد.
اچانت هاي انتخابي
اگر بين اجزا تشكيل دهنده ساختار كانتراست مناسبي ايجاد شود در بررسي هاي اناليز تصوير كار به راحتي صورت مي پذيرد. هزارن اچ در سال گسترش مي باند اما فقط تعدادي از آنها خواص انتخابي دارند. و گرچه انتخاب بهترين اچانت و كاربرد صحيح آن از مراحل حساس پروسه اناليز تصوير به شمار مي آيد ولي فقط تعداد كمي از مطالب منتشر شده اين مشكلات را مطرح كرده اند. اچانت انتخابي ، به محلول اچانتي اطلاق مي شود كه به صورت ترجيحي بر روي يك فاز اثر كرده و يا آنرا رنگي مي كند.
به عنوان مثال كاربردي يك ورقه فولادي كه با اچانتهاي مختلف اچ شده، تفاوت اختلاف رفتار اچانت را نشان مي دهد. با استفاده از اچانت استاندارد نايتال مرز دانه فريت و سمنتيت نشان داده مي شود كه در بعضي مناطق مرز دانه هاي فريت به وضوح مشخص نخواهد شدو اين امر باعث تنزل دقت در تعيين اندازه دانه مي شود. اچانت پيكرال تجمع سمنتيت را به نمايش خواهد گذاشت و مرز دانه هاي فريت را نشان نخواهد داد. با استفاده از اچانت رنگي Braha و ياKlemm دانه ها مطابق با جهت گيري كريستاليشان رنگي خواهند شد و با بهره گيري از سيستم آناليز تصويري اندازه گيري با دقت بالا قابل انجام خواهد بود.
اچانت هاي رنگي همچنين براي مشخص كردن فاز يوتكتيك سه تايي استديت در چدن و يا فاز دلتا فريت در استنلس ها و يا براي تشخيص فاز فريت در استنلس هاي دوفازي و همچنين در تشخيص فاز سيگما به كار برده مي شود.
اچانت آبي 60% اسيد نيتريك در چدن جهت تشخيص فاز استديت به كار مي رود.
اچانت 20% هيدروكسيد سديم براي رنگي كردن فريت در استنلس دو فازي و نمايش فاز دلتا فريت در گريدهاي مارتنزيتي به كار مي رود. محلولهاي Murakami و Groesbeck نيز بدين منظور به كار برده مي شوند. اچانت Beraha با تركيب
100 ml water+10cc HCL+
1 grK2S2O5
براي رنگي كردن فريت به كار برده مي شود. اچانتهاي رنگي در فلزات غير آهني نيز كاربرد دارند براي مثال براي تشخيص فاز آلفا از بتا در آلياژهاي مس از محلول Klemm استفاده مي شود.اچانت هاي رنگي تاريخچه قذيمي براي ثبت مشخصات فازهاي بين فلزي در آلياژهاي آلومينيوم را نيز دارند. اين روش سالها قبل از توسعه روش EDS مورد استفاده قرار مي گرفته است.
اچ الكتروليتي و آنودايز
پروسه اچ الكتروليتي همانند پوليش الكتروليتي مي باشد با اين تفاوت كه دانسيته جريان و ولتاژ كمتري مورد استفاده قرار مي گيرد. نمونه به جاي آند و مواد تقريبا غير قابل حل اما هادي جريان مانند استنلس، گرافيت و يا پلاتين به عنوان كاتد مورد استفاده قرار مي گيرد. آنودايزينگ به اچانت الكتروليتي كه باعث رنگي شده دانه ها در شرايط بررسي در زير نور پلاريزه مي شود، اطلاق مي شود. مانند آلومينيوم، تيتانيوم، تنگستن، اورانيوم، واناديوم و زيركونميوم.
اچ رنگي داغ
گرچه به صورت متداول به كار برده نمي شود اما اين روش يكي از بهترين روش ها جهت به دست آودن كانتراست رنگي بين اجزا مي باشد.يك نمونه پوليش شده بدون مانت در داخل كوره در دماي خاصي نگهداري مي شود تا بر روي سطح آن لايه اكسيدي با ضخامت مشخصي تشكيل گردد. تداخل اثر اچانت رنگي در يك محدوده يك فيلم رنگي بر روي سطح ايجاد مي نمايد. ضخامت اين لايه حدود 30 تا 500 ميكرون مي باشد.
روش تداخل لايه اي
روش تداخل لايه اي توسط Pepperhoff در سال 1960 معرفي شد.در اين روش مواد مناسبي بر روي سطح نمونه توسط بخار رسوبات جهت ايجاد يك لايه فيلم دي الكتريك و كم جذب با يك ضريب شكست بالا در يك ضخامت معين رسوب داده مي شود. ضعف عمده اين روش عدم به دست آوردن پوشش يكنواخت بر روي سطح مي باشد.
تذكرات مفيد براي اچ كردن :
بسياري از اچانت ها و اجزا تركيبي آنها براي سلامتي مضر مي باشند. به همين منظور استاندارد ASTM E2014 توضيحات لازم در خصوص ايمني در آزمايشگاه متالوگرافي را تشريح كرده است. (براي دسترسي به اين استاندارد به مدير وبلاگ ايميل بفرستيد.)
حمد و سپاس خداوندي را سزاست كه دست عنايتش به واژه ها رنگ مي بخشد و برگ ابيات به نسيم رحمتش به گل مي نشيند. عمر ما چه كوتاه و هستي ما چه زودگذر است. روزها، عمر ما را چون كاروان آرام و بي خبر به جلو مي راند و ما همچنان دل در كف تقدير گذارده و رو به سوي سرونشت پيش مي بريم. پس بيائيد با توكل بر خداوند متعال، آنكه يادش آرام بخش قلبهاست، با ايمان زندگي كنيم و از اكتساب علم و هنر غافل نمانيم. بياموزيم و به ديگران آموزش دهيم.