ΑΣΚΗΣΗ 1 Προπαρασκευή μεταλλικών δειγμάτων για μεταλλογραφική παρατήρηση

ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 ΑΣΚΗΣΗ 1 Προπαρασκευή μεταλλικών δειγμάτων για μεταλλογραφική παρατήρηση 1 Σκοπός Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι η προπαρασκευή μεταλλικών δοκιμίων για την οπτική παρατήρησή τους σε μεταλλογραφικό μικροσκόπιο, και η διερεύνηση της μικροδομής τους, καθώς και πιθανών δομικών ατελειών ή προσμίξεων. Η διαδικασία αυτή χρησιμεύει στην αλυσίδα παραγωγής μεταλλικών προϊόντων για τον ενδιάμεσο έλεγχο του προϊόντος μετά από διάφορες διεργασίες και πριν την χρήση του ως εξάρτημα ή την τελική του διάθεση στην αγορά. Η προπαρασκευή των δοκιμίων περιλαμβάνει την κοπή ενός αντιπροσωπευτικού δοκιμίου, την ενσωμάτωσή του σε ρητίνη, την προλείανση του με χρήση ντουκόχαρτων (γυαλόχαρτων), την τελική λείανση με χρήση διαμαντόπαστας και τέλος, την χημική του προσβολή με κατάλληλο διάλυμα ώστε να γίνει δυνατή η αναγνώριση των διαφόρων φάσεων. ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΙΑ προπαρασκευή μεταλλικών δοκιμίων, κοπή, ενσωμάτωσή, προλείανση, τελική λείανση, χημική προσβολή, μικροδομή. 2 Στοιχεία θεωρίας 2.1 Έλεγχος του υλικού Ο έλεγχος ενός μεταλλικού υλικού είναι απαραίτητος μετά τις παρακάτω κατεργασίες, καθώς μπορεί να επηρεάσουν την δομή του και να αποκτήσει μειωμένες αντοχές: χύτευση (απλή ή συνεχής) ψυχρή μορφοποίηση θερμή μορφοποίηση εναλλακτική θέρμανση και απόψυξη κοπή έλαση συγκόλληση διάβρωση Ένα πρώτο στάδιο μεταλλογραφικού ελέγχου επιβάλλεται ύστερα από μια από τις τέσσερις πρώτες διεργασίες, ώστε να ελέγχει το υλικό κατά τη διάρκεια της παραγωγής και της κατεργασίας του μέχρι να προωθηθεί στην αγορά.με τον έλεγχο αυτό διασφαλίζεται κατά μεγάλο ποσοστό η αξιοπιστία του υλικού απέναντι στις απαιτήσεις των αγοραστών. Ο έλεγχος αυτός λέγεται έλεγχος παραγωγής και είναι ίσως ο πιο σημαντικός. 1

Ένα δεύτερο στάδιο μεταλλογραφικού ελέγχου πραγματοποιείται μετά από κοπή, έλαση, κατεργασία σε εργαλειομηχανές ή συγκόλληση. Το δεύτερο αυτό στάδιο ονομάζεται ενδιάμεσος έλεγχος κατεργασίας και πραγματοποιείται για τη διαπίστωση της καλής η όχι συμπεριφοράς του υλικού πριν αυτό δοθεί στην κατανάλωση. Ένα τρίτο στάδιο μεταλλογραφικού ελέγχου πραγματοποιείται μετά από θραύση του υλικού. Αμέσως γεννιούνται ερωτήματα αν το υλικό έσπασε επειδή ήταν κακοφτιαγμένο ή αν έσπασε από υπερβολικές μηχανολογικές απαιτήσεις. Ο έλεγχος αυτός ονομάζεται μεταλλογραφικός έλεγχος θραύσης. Οι τρεις περιπτώσεις μεταλλογραφικού ελέγχου που προαναφέρθηκαν πραγματοποιούνται με δειγματοληψία μεταλλικών δειγμάτων από προκαθορισμένα σημεία του εξαρτήματος που εξετάζεται. Ο τρόπος αυτός του ελέγχου ανήκει στην κατηγορία των καταστροφικών ελέγχων, γιατί καταστρέφει το εξάρτημα από το οποίο θα προέλθει το μεταλλικό δείγμα. Υπάρχει, όμως, δυνατότητα και μη καταστροφικού ελέγχου, με την αποτύπωση της εξεταζόμενης επιφάνειας σε ειδικό πλαστικό (μέθοδος αποτυπώματος). Στη μέθοδο του αποτυπώματος, προτιμότερη είναι η αρχική φωτογράφιση του εξαρτήματος με προσημειωμένες τις περιοχές από τις οποίες πρόκειται να κοπούν τα μεταλλικά δείγματα. Οι τομές που θα πραγματοποιηθούν πρέπει να έχουν δύο χαρακτηριστικά. Πρώτον να μην καταστρέφουν περιοχές που ενδιαφέρουν και είναι λειτουργικές και δεύτερον σημεία που μπορούν να βγουν χρήσιμες πληροφορίες. Για το λόγο αυτό οι τομές σχεδιάζονται κάθετα ή παράλληλα στο βασικό άξονα του υλικού (ή στη διεύθυνση εξέλασής του). Κάθε μία από τις παραπάνω περιπτώσεις τομών έχουν το δικό τους συγκεκριμένο στόχο. Στην περίπτωση π.χ. χυτών αντικειμένων και ειδικά στον έλεγχο παραγωγής, σκόπιμο είναι, η τομή να γίνεται κάθετα στον κύριο άξονα του υλικού, γιατί κατά την στερεοποίηση συμβαίνουν διάφορες ανομοιογένειες σύστασης και δομής. Με τον έλεγχο αυτό βγαίνουν συμπεράσματα σχετικά με την δομή του χυτού υλικού από το κέντρο προς την επιφάνεια του. Οι κυριότερες ανομοιογένειες σύστασης και δομής χυτών αντικειμένων είναι οι παρακάτω : 1) Φαινόμενα μικροδιαφορισμού, 2) Διάκενα, 3) Διάβρωση, 4) Μεταβολή του μεγέθους των κόκκων. Στην περίπτωση που το υλικό υποστεί θερμική κατεργασία, συγκόλληση, κοπή ή μορφοποίηση σε εργαλειομηχανές (απαιτείται ο δεύτερος έλεγχος κατεργασίας), τότε οι τομές των μεταλλογραφικών δειγμάτων πρέπει να γίνονται παράλληλα προς τον άξονα του υλικού (ή τη διεύθυνση έλασης). Η παράλληλη τομή μπορεί να δώσει σημαντικές πληροφορίες για την μεταβολή του μεγέθους ή του σχήματος των κόκκων του υλικού και για την εμφάνιση ενδοκρυσταλλικών ή περικρυσταλλικών αποθέσεων (κυρίως MnS). Σε πολλές περιπτώσεις απαιτούνται και τα δύο είδη τομών. 2

ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 Το μέγεθος του μεταλλογραφικού δείγματος ποικίλλει ανάλογα με τη ζητούμενη πληροφορία Και κυμαίνεται από 25 mm μέχρι και 2500 mm. 2.2 Προπαρασκευή μεταλλικών δειγμάτων Στην εικόνα 1.1 δίνεται η συνολική σειρά εργασίας που πρέπει να υποστεί ένα μεταλλικό δείγμα μέχρι να φτάσει στο μικροσκόπιο για οπτική παρατήρηση και φωτογράφιση. Σε πολλές περιπτώσεις ορισμένα αρχικά ή και ενδιάμεσα στάδια εργασίας παραλείπονται. Κοπή Αρχικά, η τομή γίνεται σε ειδική μηχανή κοπής με τροχό και σύστημα ψύξης. Το σύστημα ψύξης παίζει καθοριστικό ρόλο στη διατήρηση της δομής αναλλοίωτης κατά τη διάρκεια της τομής. Η κοπή με φλόγα, απλό μηχανικό σιδεροπρίονο ή τροχό πρέπει να αποφεύγεται, καθώς η αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να επηρεάσει τη δομή. Ενσωμάτωση Η ενσωμάτωση πραγματοποιείται μόνο σε δείγματα μικρού όγκου που παρουσιάζουν δυσκολία συγκράτησης κατά τη λείανση τους. Επίσης, η ρητίνη χρησιμεύει στο να προστατεύει τις άκρες του δείγματος και να γεμίζει τα κενά σε πορώδη δείγματα. Εικόνα 1.1: Προπαρασκευή μεταλλικών δειγμάτων. Λείανση Γενικά, με τα στάδια της λείανσης επιδιώκεται η απομάκρυνση από την επιφάνεια του φρεσκοκομμένου μεταλλικού δείγματος όλων των ανωμαλιών, ώστε τελικά το τελικά να απαλλαγεί και από το εξωτερικό στρώμα των επιφανειακών ανωμαλιών (γρατζουνιές και βαθουλώματα), αλλά και από το εσωτερικό στρώμα της παραμορφωμένης επιφάνειας. Πιο συγκεκριμένα, κατά το στάδιο της μηχανικής προλείανσης σαν αποξεστικά υλικά χρησιμοποιούνται γυαλόχαρτα SiC (silicon carbide) με σύγχρονη παροχή νερού. Η παροχή νερού χρησιμεύει τόσο για την παρεμπόδιση της ανόδου της θερμοκρασίας του μεταλλικού δείγματος λόγω τριβής, όσο και για την απομάκρυνση των αποβλήτων και την αναγέννηση των αποξεστικών ντουκόχαρτων. Κάθε ντουκόχαρτο έχει ένα χαρακτηριστικό αριθμό που περιγράφει την αποξεστική του ικανότητα. Στον Πίνακα 1.1 παραθέτονται μερικά χρήσιμα χαρακτηριστικά των διάφορων τύπων ντουκόχαρτου που χρησιμοποιούνται στη μηχανική λείανση. 3

Η επιλογή του πρώτου ντουκόχαρτου καθορίζεται από δύο παράγοντες: από την τραχύτητα της επιφάνειας του μεταλλικού δείγματος και από το είδος της επιδιωκόμενης τομής (δημιουργία ημισφαιρικής ή ημικυλινδρικής τομής από σφαιρικά ή κυλινδρικά δοκίμια). Επίσης, η πίεση που εφαρμόζεται στο μεταλλικό δείγμα ρυθμίζεται εμπειρικά ανάλογα με το είδος του ντουκόχαρτου, το είδος της τομής και το είδος του μετάλλου. Πίνακας 1.1: Χρήσιμα χαρακτηριστικά των διάφορων τύπων ντουκόχαρτου για το στάδιο της λείανσης. Στην πάνω γραμμή δίνονται οι χαρακτηριστικοί αριθμοί των ντουκόχαρτων και από κάτω η αντίστοιχη αποξεστική ικανότητα σε μm. 80 120 180 220 320 500 800 1000 1200 2400 4000 196 120 75 65 46 30 21.8 18.3 15.2 10 5 Στο πρώτο στάδιο της λείανσης (1 ο ντουκόχαρτο) και μετά από 1-2min παρατηρώντας την επιφάνεια του μεταλλικού δείγματος διαπιστώνεται ότι οι αρχικές ακανόνιστες χαραγές και τα βαθουλώματα που προκλήθηκαν κατά την κοπή του εξαφανίζονται. Στη θέση τους παρατηρούνται συνεχείς παράλληλες χαραγές που προέρχονται πλέον από τους αποξεστικούς κόκκους του ντουκόχαρτου. Στροφή του δείγματος κατά 90 (με την χρήση του ίδιου ντουκόχαρτου) εξαφανίζει τις παλαιές και δημιουργεί νέες χαραγές κάθετες προς τις προηγούμενες. Αυτό σημαίνει πως πρέπει να χρησιμοποιηθεί γυαλόχαρτο με μικρότερη αποξεστική ικανότητα ή αλλιώς με μεγαλύτερο χαρακτηριστικό αριθμό. Γενικά, κάθε επόμενο ντουκόχαρτο πρέπει να διαθέτει τη μισή περίπου αποξεστική ικανότητα του προηγούμενου. Αφού ολοκληρωθεί το στάδιο της λείανσης, με τη χρησιμοποίηση και του τελευταίου ντουκόχαρτου (δηλαδή με τη μικρότερη αποξεστική ικανότητα), ακολουθεί η στίλβωση (τελική λείανση). Στίλβωση Η στίλβωση (τελική λείανση) μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο με μηχανικό τρόπο (με διαμαντόπαστες και ειδικούς υφασμάτινους δίσκους), όσο και με ηλεκτρόλυση. Κατά τη μηχανική τελική λείανση χρησιμοποιούνται αντί για ντουκόχαρτα ειδικά υφάσματα που τοποθετούνται επάνω σε δίσκους P.V.C. και χρησιμεύουν για να υποδεχτούν τους διαμαντόκοκκους της διαμαντόπαστας ή του ειδικού spray. Επίσης, αντί για νερό χρησιμοποιείται ειδικό αλκοολούχο διάλυμα που χρησιμεύει τόσο σαν ψυκτικό του μεταλλικού δείγματος, όσο και σαν βοηθητικό για τον ομοιόμορφο διασκορπισμό των διαμαντόκοκκων στην υφασμάτινη επιφάνεια. Η πλέξη του υφάσματος είναι τέτοια ώστε να επιτρέπει την υποδοχή και παραμονή των διαμαντόκοκκων στην επιφάνεια του υφάσματος. Ουσιαστικά οι διαμαντόκοκκοι εγκλωβίζονται στους πόρους του υφάσματος και δημιουργούν ένα τύπο αποξεστικού μέσου με την επιθυμητή αποξεστική ικανότητα. 4

ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 Καθαρισμός Μετά την ολοκλήρωση της στίλβωσης επιβάλλεται ο καθαρισμός των μεταλλικών δειγμάτων με ειδική συσκευή σε υδατικό-αλκοολικό λουτρό σε συσκευή υπερήχων (ultrasonic bath). Με τον καθαρισμό αυτό απομακρύνεται αφ ενός μεν η λιπαρή στοιβάδα που προέρχεται από τον φορέα της διαμαντόπαστας, αφ ετέρου δε κάθε μη επιθυμητό σωματίδιο μεταλλικού ή αποξεστικού υλικού που έχει εισχωρήσει σε εσοχές του μεταλλικού δείγματος (οπές, πόρους, ρωγμές). Χημική προσβολή (Άσκηση 2) Με την ολοκλήρωση στίλβωσης η μεταλλική επιφάνεια ανακλά ισότροπα το φως με αποτέλεσμα να μην είναι δυνατή η παρατήρηση δομικών πληροφοριών (εικόνα 1.3). Τα μόνα στοιχεία που μπορούν να παρατηρηθούν είναι πόροι, ρωγμές, εγκλείσεις και αποθέσεις. Η καλή στίλβωση συμβάλλει στην ομοιόμορφη χημική προσβολή της κατοπτρικής μεταλλικής επιφάνειας, αποκλείοντας την επιλεκτική τοπική διάβρωση. Εικόνα 1.3: Ισότροπη και ανισότροπη ανάκλαση προσπίπτουσας φωτεινής δέσμης (α) πριν, (β), μετά από την πρώτη χημική προσβολή και (γ) μετά από επαναλαμβανόμενη χημική προσβολή. Η χημική προσβολή γίνεται κυρίως για τη διερεύνηση και τον προσδιορισμό των παρακάτω φαινομένων: Όρια κόκκων Επιφάνεια κόκκων και δομή των φάσεων Καταναγκασμών (dislocations, constrains) Τοπογραφία αποθέσεων και εγκλήσεων Πλαστικές παραμορφώσεις μεθόδους: Επίσης, ο τρόπος της χημικής προσβολής ποικίλλει και μπορεί να γίνει με τις παρακάτω 5

Με την εμβάπτιση (στο χημικό διάλυμα) Με έκλυση (από χημικό διάλυμα) Με σταγόνες (από χημικό διάλυμα) Με εναλλακτική εμβάπτιση (σε δύο ή περισσότερα χημικά διαλύματα) Με θέρμανση (στον αέρα, ή σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα) Με επιλεκτική χημική προσβολή (όπου κάθε φάση διαβρώνεται από διαφορετικό αντιδραστήριο) Με ηλεκτρόλυση. Οι περισσότερες μέθοδοι βασίζονται σε φαινόμενα οξειδοαναγωγής που πραγματοποιούνται στην επιφάνεια του δείγματος. Επίσης υπάρχουν αντιδραστήρια που χρωματίζουν με διαφορετικό χρώμα τις διάφορες φάσεις, τα όρια των κόκκων, τις αποθέσεις κλπ. και με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η καλύτερη οπτική παρατήρησή τους. Η διάρκεια της χημικής προσβολής προσδιορίζεται κατά κύριο λόγο εμπειρικά (μετά από 2-3 δοκιμαστικές διαβρώσεις). Για την παράκαμψη αυτής της δυσκολίας μπορεί να χρησιμοποιηθούν ειδικές συσκευές που επιτρέπουν οπτική παρατήρηση της διάβρωσης. Μετά την ολοκλήρωση της χημικής προσβολής απαιτείται επιμελής καθαρισμός με νερό. Η ξήρανση των δειγμάτων γίνεται με αέρα. Τέλος, πραγματοποιείται οπτική παρατήρηση στο μεταλλογραφικό μικροσκόπιο και φωτογράφιση (Άσκηση 2). 3 Πειραματική διάταξη Τα μηχανήματα που υπάρχουν στο Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας περιορίζουν τα δείγματα στις εξής διαστάσεις: Διάμετρος δείγματος < 20 mm Ύψος δείγματος < 5 mm Στην παρούσα εργασία, να ετοιμάστε, σύμφωνα με τις παρακάτω οδηγίες, πέντε διαφορετικά δείγματα από χάλυβα ή χυτοσίδηρο για την οπτική παρατήρηση στο μικροσκόπιο. Τα δείγματα αυτά περιλαμβάνουν: 1. 1-3 υποευτηκτοειδές χάλυβες: Sk 35, Sk37, Ck30 ή Ck60 (C < 0,76 wt%) 2. ένα κατεργασμένο κράμα με μαρτενσιτική δομή ή δομή Widmanstaetten ( C < 0,76 wt%) 3. ένα χυτοσίδηρο (C > 2,14 wt%) 6

ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 Πίνακας Π1.2: Η χημική σύσταση των δοκιμίων wt% C wt% Si wt% Mn wt% P wt% S δοκίμιο χημική σύνθεση St 35 - X7 0,08 0,32 0,45 0,023 0,016 St 35 X12 0,08 0,31 0,41 0,040 0,027 St 35 X17 0,08 0,30 0,49 0,040 0,020 St 35 X21 0,08 0,20 0,50 0,014 0,045 St 35 X25 0,08 0,27 0,47 0,022 0,023 St 37 0,16-0,17 0,15-0,3 0,2-0,4 <0,045 <0,045 Ck 45 0,42-0,45 0,17-0,37 0,5-0,8 <0,03 <0,03 Ck 60 0,55-0,65 0,15-0,35 0,5-0,8 <0,5 <0,5 με μαρτενσιτική 0,35 δομή με δομή 0,35 Widmanstaetten φαιός χυτοσίδηρος 2,5-4 1,0-3,0 0,25-1,0 0,05-1,0 0,02-0,25 Πίνακας Π1.3: Μηχανικές ιδόητες των δοκιμίων St 35 [13] δοκίμιο HV / kp mm 2 HV / kp mm 2 βαφή σε λάδι (1) HV /kp mm 2 βαφή σε νερό (1) μέση διάμετρος κόκκου /μm (2) St 35 - X7 116,59 149,4 191,7 24,42 St 35 X12 116,78 160,4 235,6 22,42 St 35 X17 119,13 160,8 197,8 24,29 St 35 X21 121,26 165,7 239,8 25,31 St 35 X25 121,95 147,6 180,5 22,90 (1) Η θέρμανση έγινε σε φούρνο αντίστασης σε θερμοκρασία 1000 για χρόνο 1,5 h. Η πρώτη σειρά δοκιμίων βάφτηκε σε λάδι και η δεύτερη σειρά σε νερό. Τα δοκίμια λειάνθηκαν με ντουκόχαρτο αποξεστικής ικανότητας 15 20 μm και σκληρομετρήθηκαν με δύναμη 80 kp με την μέθοδο Vickers [13]. (2) Για την κοκκόμετρία μη βαμμένων δοκιμίων χρησιμοποιήθηκε το μεταλλογραφικό μικροσκόπιο LEITZ MM6. Τα δοκίμια φωτογραφήθικαν σε μεγεθύνσεις από χ135 μέχρι χ800. Η κρυσταλλική δομή που παρουσιάζουν όλοι γενικά είναι λεπτόκοκκη, πολυγωνική, φερριτική. Σαν κύριο πλέγμα εμφανίζεται το πλέγμα του φερρίτη, που συνοδεύεται από μικρές περιοχές περλίτη, κυρίως στα όρια τους [13]. 7

Κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας να ληφθούν φωτογραφίες με το μικροσκόπιο DINO LIGHT Digital Microscope (DINO Capture 2.0) σε μια μικρή μεγέθυνση (x50 x100). Για τη λήψη των δεδομένων προς επεξεργασία στο σπίτι πρέπει να έχετε μαζί σας ένα USB stick. Τα βήματα προετοιμασίας των δειγμάτων περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: 3.1 Κοπή Δειγμάτων Η κοπή των δειγμάτων γίνεται με ειδικό κοπτικό εργαλείο που ονομάζεται Δισκοτόμος (ΒUEHLER Abrasimet 2, Abrasive Cutter). Το κοπτικό εργαλείο του δισκοτόμου είναι δίσκος, που περιστρέφεται με 3.500 rpm. Ανάλογα με το είδος του υλικού (σιδηρούχα μέταλλα), που πρόκειται να κοπεί, χρησιμοποιείται και το αντίστοιχο είδος κοπτικού δίσκου (STRUERS Cut-off Wheel 50A25, For cutting of hard and ductile ferrous metals and Ni based alloys (HV = 450 600). Aluminium oxide. = 32 mm.). Προσοχή πρέπει να δοθεί στην σταθερή συγκράτηση του δοκιμίου κατά την διάρκεια της κοπής, στην δύναμη κοπής και στην ποσότητα του ψυκτικού υγρού. 3.2 Ενσωμάτωση με ρητίνες Η ενσωμάτωση του μεταλλικού δείγματος σε ρητίνη γίνεται με την βοήθεια της πρέσας (STRUERS Cito Press-1). Πιο συγκεκριμένα, αρχικά αλοίφετε λίγη αντικολλητική σκόνη «mold release powder prepo» με πινέλο στην βάση της πρέσας. Έπειτα, τοποθετείτε το μεταλλικό δείγμα στην βάση. Για ένα τυπικό κυλινδρικό δείγμα ρητίνης ( 25 mm ) χρειάζονται περίπου 15 ml θερμοπλαστικής ρητίνης (Mounting resin 70618). Στη συνέχεια, η ρητίνη συμπιέζεται εν θερμώ με πίεση 150 bar στους 180 C για 5 λεπτά περίπου και έπειτα ψύχεται με παροχή νερού για 10 λεπτά. Η ρητίνη που χρησιμοποιήθηκε είναι κατάλληλης επιφανειακής σκληρότητας ώστε να εξασφαλίζει τις ελάχιστες παραμορφώσεις κατά τη μεταλλογραφική προετοιμασία. Πριν αρχίσει η προλείανση είναι ιδιαίτερα χρήσιμο το μεταλλικό δείγμα να σημαδευτεί κατάλληλα με χαρακτικό εργαλείο (STRUERS ENGRAVER) στο πίσω μέρος. 3.3 Λείανση και στίλβωση μεταλλικών δειγμάτων Για τη μηχανική και τελική λείανση χρησιμοποιούνται τα μηχανήματα KNUTH ROTOR (STRUERS) και Metaserv 2000 (BUEHLER Grinder /Polisher)). Η λείανση ξεκινά με γυαλόχαρτα με μεγάλους κόκκους, δηλαδή με μικρό χαρακτηριστικό αριθμό (π.χ. 300), για δείγματα μετά την κοπή με τροχό, και με γυαλόχαρτα 800 για τα προπαρασκευασμένα δείγματα. Ο τύπος του γυαλόχαρτου εκφράζεται με αριθμούς τυπωμένους στην πίσω όψη του χαρτιού. Να θυμάστε ότι όσο μεγαλώνουν οι βαθμοί τόσο πιο λεία είναι η επιφάνεια του ντουκόχαρτου. 8

ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 Στη συνέχεια, χρησιμοποιούνται γυαλόχαρτα με όλο και μικρότερους κόκκους (1200 2400 4000). Όταν αλλάζει το λειαντικό χαρτί, η λείανση πρέπει να γίνεται σε κατεύθυνση κάθετη προς την κατεύθυνση της προηγούμενης. Τέλος, η πίεση του δοκιμίου πάνω στο περιστρεφόμενο λειαντικό χαρτί πρέπει να είναι ομοιόμορφη. Στην στίλβωση χρησιμοποιείται ένας υφασμάτινος δίσκος που περιέχει κόκκους διαμαντιού πολύ λεπτής κοκκομετρίας 1 0,5 μm και κάθε φορά, κατά την διάρκεια της στίλβωσης το ύφασμα ποτίζεται με αλκοόλη. Πίνακας 1.2: Στάδιο λείανσης / στίλβωσης Χαρακτηριστικός Αριθμός Ντουκόχαρτου (1) Αποξεστική ικανότητα (μm) 800 21,8 1200 15,2 2400 10 4000 5 Διαμαντόπαστας (1 ή 0,5 μm) και υφασμάτινος δίσκος 1 ή 0,5 Μέσο ψύξης σύγχρονη παροχή νερού σύγχρονη παροχή νερού σύγχρονη παροχή νερού σύγχρονη παροχή νερού σύγχρονη παροχή αλκοόλης Συσκευή KNUTH ROTOR KNUTH ROTOR KNUTH ROTOR KNUTH ROTOR Metaserv 2000 3.4 Χημική προσβολή (το βήμα της προετοιμασίας το οποίο θα γίνει στην άσκηση 2) Η χημική προσβολή πραγματοποιείται με την εμβάπτιση στο χημικό διάλυμα NITAL που περιέχει αλκοόλη και 2% κατ όγκο HNO 3. Η διάρκεια της χημικής προσβολής προσδιορίζεται εμπειρικά (ξεκινάτε με δοκιμαστικές εμβαπτίσεις των 15 sec). Μετά την ολοκλήρωση της χημικής προσβολής απαιτείται επιμελής καθαρισμός με νερό και αλκοόλη. Η ξήρανση των δειγμάτων γίνεται με αέρα. 4 Εργαστηριακή Αναφορά Κάθε ομάδα φοιτητών παραδίδει μια αναφορά, ακολουθώντας. τις γενικές οδηγίες που έχουν δοθεί στο κεφάλαιο 2.3 Παρουσίαση Έκθεσης Εργαστηριακής Άσκησης (Εισαγωγή). Κάθε έκθεση ελέγχεται για λογοκλοπή με το πρόγραμμα EPHORUS. Σε περίπτωση άνω του 30% λογοκλοπής, η έκθεση θα κριθεί με 0/10. Στο κομμάτι της θεωρίας εξηγείστε με δικά σας λόγια τα τρία στάδια του μεταλλογραφικού ελέγχου. Εξηγήστε επίσης γιατί είναι σημαντικό να γίνει η οπτική παρατήρηση σε δύο διευθύνσεις (παράλληλα και κάθετα) στην περίπτωση στην οποία το δοκίμιο υποστεί μια θερμική κατεργασία ή έλαση. 9

Στο κομμάτι της Πειραματικής διάταξης δώστε μια περιγραφή της πειραματικής διαδικασίας, ώστε να μπορεί κάποιος άλλος πειραματιστής να επαναλάβει την πειραματική εργασία, όπως ακριβώς έγινε στην δική σας μελέτη. Nα λάβετε υπόψη σας να διευκρινίζονται τα ακόλουθα ερωτήματα: 1) Ποια είναι η συνολική σειρά εργασίας που πρέπει να υποστεί ένα μεταλλικό δοκίμιο για την οπτική παρατήρηση στο μεταλλογραφικό μικροσκόπιο; 2) Γιατί γίνεται ενσωμάτωση του δείγματος σε ρητίνη; 3) Γιατί στην κοπή και τη λείανση μεταλλικών δειγμάτων χρησιμοποιούνται υγρά; 4) Γιατί η διαδικασία λείανσης ξεκινάει με το πιο τραχύ ντουκόχαρτο; 5) Πώς αποφεύγονται οι χαραγές στο υπό λείανση δείγμα; 6) Γιατί είναι χρήσιμη η χημική προσβολή στην προς παρατήρηση επιφάνεια; Αλλά γιατί πραγματοποιείται η χημική προσβολή μόνο λίγο πριν την οπτική παρατήρηση; Τι συμβαίνει κατά τη χημική προσβολή; Στο κομμάτι των αποτελεσμάτων να παρουσιάσετε τις εικόνες των πέντε δειγμάτων ώστε να μπορείτε να σχολιάσετε λεπτομερώς τα βήματα της προετοιμασίας. Συγκρίνετε την ποιότητα της προετοιμασίας μεταξύ των πέντε δειγμάτων. Θα ήταν προτιμότερο να παρουσιάσετε επιλεγμένες φωτογραφίες, που έχουν ληφθεί με την ίδια μεγέθυνση για καλύτερη σύγκριση. 5 Βιβλιογραφία [1] http://www.struers.com/, Μεταλλογραφικοί Πίνακες και Εικόνες της STRUERS. [2] William D. Callister Επιστήμη και τεχνολογία των υλικών 5η έκδοση, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ (2008) ΙΣΒΝ 978-960-8050-90-1. [3] Επιστήμη των Υλικών Ι, Γ. Αγγελόπουλος, https://eclass.upatras.gr/modules/document/?couse=cmng2113 [4] F. Pickering, "Physical metallurgy and the Design of Steels, Applied Science Publishers LTD (1978). [5] W. Smith, "Principles of Materials Science and Engineering" McGraw-Hill Book Co. (1986). [6] HÜTTE, "Taschenbuch für Eisenhüttenleute", Akademischer Verein Hütte, E.V. in Berlin, 5 th Auflage, (1961). [7] Η. Schumann, "Metallographie", VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig (1974). [8] E.N. Silverman, AIME, 221, 515 (1961). [9] Θ. Κερμανίδης και Ε. Μαστρογιάννης, "Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών", Πάτρα, 1980. [10] Β. Ludwigsen, "Non-Destructive Examination, The replica method for inspection of material structures and crack detection", Korrosioncentralen, ATV, Denmark, Struers Metallographie News (1987) [11] Κ. Κονοφάγος, "Μεταλλογνωσία I,II,III", Αθήνα (1973). [12] Γ.Χ. Σαραντόγλου, "Συσκευή διερευνητικής χημικής προσβολής μεταλλικών και ορυκτολογικών δειγμάτων με σύγχρονη οπτική παρατήρηση στο μεταλλογραφικό μικροσκόπιο", Αρ. Διπλ. Ευρεσιτεχνίας No 66948. [13] Γ.Χ. Σαραντόγλου, "Μηχανικές ιδιότητες χαλύβων με χαμηλές περιεκτικότητες σε άνθρακα και άζωτο" Διδακτορική διατριβή, Πάτρα (1983). 10

DINO LIGHT Digital Microscope How to calibrate measurements in DINO LIGHTS ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 Open folder (on Desktop) Precision Calibration Target_Dino. Choose the appropriate file/magnification. Click on the calibration button. No calibration: Use the default measurement settings. New Calibration Profile: Create a new calibration profile. Open Calibration Folder: Opens the folder where your calibration settings are located. From that window, you can select already created calibration profiles or delete them. Select New Calibration Profile. A small window will pop up. Give the profile a name. Click Continue Calibration when done naming the profile. EXISTING CALIBRATION FILES X20 X20 SHB X50 X50 SHB X100 - X100 SHB X200 X200 SHB In the new menu. Press F8 or Freeze button to freeze the calibration object. Enter the magnification that can be read from the Dino-Lite. Press Enter when finished. A red bar with two blue dotes will appear with pink guidance lines, you are now ready to calibrate. Click on one of the blue dots to start moving the blue dot to your desired location. Click again to stop. Click on the other blue dot to start setting the other end point. Click on the left mouse button again to stop. When the correct distance is measured, enter the known distance. Enter the unit of measure by selecting the Unit dropdown box. Press Finish when done. 11

DINO LIGHT Digital Microscope How to calibrate measurements in DINO LIGHTS Precision Calibration Target Magnification X20 (X20 SHB) Magnification X50 (X50 SHB} Magnification X100 (X100 SHB) Magnification X200 (X200 SHB) 12

ΑΣΚΗΣΗ 1-2017 DINO LIGHT Digital Microscope How to measure in DINO LIGHTS Choose the figure in known magnification. Input of magnification which is choosen for the digital microscope into the magnification box. (Magnification value on Dino-Lite Digital Microscope) Select a measurement tool. Select a unit of measure. For example: We measure a distance between two points. Left click your mouse once to start the measurement. Left click your mouse once more to end the measurement. Hint: For more accurate measurements, click on the magnify icon. While using the magnify feature, use the arrow keys on your keyboard for pixel per pixel movement. When set to a desired location, click the left mouse button or press Enter on the keyboard to set the desired endpoint. Magnifier Allow you to digitally enlarge the area around your mouse pointer for more details and accurate measurements. Measurement Properties The measurement property window organizes and shows the status of all the measurements as well the ability to adjust how the results are shown on the image. Export to excel (data sheet and figure with measurements). 13