1.من منظور مجهري، كيف يمكننا في البداية تحديد تجانس الأنسجة عن طريق الفحص البصري أو تحت التكبير المنخفض؟
فحص التخليل (فحص التكبير المنخفض): الطريقة العيانية الأكثر شيوعًا. يتم قطع العينة وحفرها باستخدام حمض ساخن (مثل محلول حمض الهيدروكلوريك). نظرًا لعدم التجانس في البنية المجهرية الناتج عن الفصل الكيميائي أو المسامية أو تجميع التضمين، ستظهر ظلال مختلفة من الألوان أو خطوط التدفق أو البقع بعد النقش بالحمض.
بنية مجهرية متجانسة: يجب أن يظهر السطح المحفور بلون رمادي موحد-أبيض أو رمادي فاتح، مع بنية كلية كثيفة ولا توجد بها بقع داكنة أو خطوط ساطعة أو مسامية واضحة.
البنية المجهرية غير المتجانسة: إذا تمت ملاحظة فصل نطاقي مرئي (خطوط سوداء وبيضاء متناوبة)، أو فصل مركزي (شريط داكن في وسط اللوحة)، أو أشرطة بيضاء ساطعة (تشوهات تركيبية موضعية)، فإنه يشير إلى عدم تجانس شديد في التركيب الكيميائي أو هيكل التصلب للملف الفولاذي.
ملاحظة سطح الكسر: يتم ثقب العينة أو كسرها، ويتم ملاحظة شكل الكسر.
عادة ما يكون سطح الكسر للبنية المجهرية المتجانسة ليفيًا بشكل موحد (كسر مطاط).
إذا ظهرت جوانب بلورية (الصوان) أو بقع بيضاء على سطح الكسر، فقد تكون هناك حبيبات خشنة أو تراكم متضمن، مما يؤدي إلى هشاشة موضعية.
2. ما الذي يحدد على وجه التحديد توحيد البنية المجهرية (دراسة المعادن)؟ كيف يتم تقييم تجانس الحبوب؟
تجانس حجم الحبوب: وهذا هو المؤشر الأكثر أهمية.
الحالة المثالية: يجب أن يكون حجم الحبوب في مجال الرؤية موحدًا بشكل أساسي، ويظهر شكلًا بلوريًا متساويًا، ويجب أن يكون توزيع الحجم مركّزًا. وفقا لمعايير ASTM E112، إذا كانت الغالبية العظمى من الحبوب مركزة ضمن 2-3 مستويات متجاورة (على سبيل المثال، المستوى 8 بشكل رئيسي، مع عدد صغير من المستويات 7 و 9)، فيمكن اعتبارها موحدة.
الحالة غير المتجانسة (الحبوب المختلطة): إذا كانت الحبوب الخشنة (على سبيل المثال، مستوى ASTM 5) والحبوب الدقيقة (على سبيل المثال، مستوى ASTM 10) موجودة في وقت واحد في مجال الرؤية، فإنها تسمى بنية الحبوب المختلطة. يعد هذا من المحرمات الرئيسية في الرسم العميق، مما يؤدي إلى تشوه غير متساوٍ وقابلية عالية للتشقق.
تماثل توزيع الطور: بالنسبة للفولاذ ثنائي الطور-(الفريت + المارتنسيت) أو الفولاذ متعدد الأطوار.
الحالة المثالية: يجب أن يتم توزيع الطور الصلب (المارتنسيت/البينيت) بشكل موحد ومنتشر على مصفوفة الفريت الناعمة، مما يشكل شبكة أو هيكل جزيرة، بدلاً من التكتل أو الظهور على شكل شرائح ممدودة.
حالة غير -موحدة: إذا تم توزيع المارتينسيت في نطاقات، أو لا يوجد مارتنسيت في بعض المناطق وكمية كبيرة من مارتنزيت في مناطق أخرى، فهذا يشير إلى وجود -فصل دقيق لعناصر صناعة السبائك (مثل Mn وC)، مما يؤدي إلى تحول طور غير متزامن.
3. ما هي الأنسجة ذات النطاقات؟ كيف يعطل تجانس الأنسجة؟
التعريف: تحت المجهر، يتم توزيع الفريت والبرليت (أو غيرها من البنى المجهرية) بالتوازي، بالتناوب على طول اتجاه تدحرج الفولاذ، مثل حلقات الأشجار.
الأسباب: يرجع ذلك في المقام الأول إلى الفصل الشجيري أثناء تصلب سبيكة الفولاذ. تتراكم عناصر صناعة السبائك (خاصة المنغنيز والفوسفور) بين التشعبات. أثناء الدرفلة الساخنة والباردة، يتم استطالة هذه المناطق الغنية والمستنزفة، وتشكل نطاقات متمايزة كيميائيًا. أثناء التبريد أو التلدين اللاحق، تتحول هذه المناطق ذات التركيبات المختلفة إلى هياكل مجهرية مختلفة.
الآثار الضارة:
تباين الخواص: يؤدي إلى اختلافات كبيرة في الخواص الميكانيكية للمادة في الاتجاهين العرضي والطولي، وخاصة انخفاض كبير في اللدونة العرضية والمتانة.
تشكيل التشققات: تتشكل الشقوق بسهولة على طول السطح البيني بين أشرطة الفريت والبيرلايت أثناء الانحناء أو الرسم العميق.
معايير التقييم: التقييم وفقًا لمعايير GB/T 13299 أو ASTM E1268. في الصناعة، عادةً ما يكون النطاق أقل من أو يساوي 2 (كلما كان ذلك أقل كلما كان ذلك أفضل). بالنسبة لألواح فولاذ السيارات عالية الجودة-، يلزم عادةً إزالة النطاقات أو أقل من أو يساوي 1.
4. إلى جانب حجم الحبوب والبنية المجهرية، كيف يمكننا ملاحظة توحيد التكوين (التجمع الدقيق)؟
التحليل الدقيق لمسبار الإلكترون (EPMA) أو التحليل السطحي الطيفي المشتت للطاقة (EDS): هذه هي الطريقة الأكثر مباشرة. مسح سطح العينة باستخدام شعاع الإلكترون يولد خرائط توزيع السطح لعناصر محددة (مثل Mn، Si، P، Cr).
البنية المجهرية المتجانسة: تُظهر خريطة التوزيع العنصري لونًا موحدًا دون نقاط تركيز واضحة أو مناطق تركيز ذات نطاقات.
بنية مجهرية غير متجانسة: إذا لوحظت أشرطة فصل واضحة من المنغنيز (لون داكن ومظهر مخطط)، أو تم إثراء الفوسفور عند حدود الحبوب (لون ساطع بشكل غير طبيعي عند حدود الحبوب)، فهذا دليل مباشر على عدم التجانس التركيبي المجهري.
طريقة المسافة البادئة للصلابة الدقيقة: تقوم هذه الطريقة بالحكم بشكل غير مباشر على البنية المجهرية عن طريق اختبار الصلابة الدقيقة. يتم وضع مسافة بادئة لصف من نقاط الصلابة في منطقة -الصغرى (في خطوات تتراوح من 10 إلى 50 ميكرومتر).
إذا كانت قيم الصلابة تتقلب بشكل كبير (على سبيل المثال، الصلابة العالية في نطاقات الفصل والصلابة المنخفضة في المناطق المستنفدة)، فهذا يشير إلى اختلافات كبيرة في التركيب أو البنية المجهرية داخل تلك المنطقة - الدقيقة، مما يؤدي إلى ضعف التجانس.
5.كيف يمكن تقييم تجانس التوزيع المتضمن غير المعدني؟
طريقة التقييم: راقب شكل وتوزيع الشوائب تحت المجهر (عادة 100x) وفقًا للمعايير الوطنية (مثل GB/T 10561، أي ما يعادل ISO 4967) أو معايير ASTM E45.
نقاط التقييم الرئيسية:
تعريف النوع: ميز بين الفئة A (الكبريتيدات)، والفئة B (الألومينا)، والفئة C (السيليكات)، والفئة D (أكاسيد كروية)، والفئة DS (شوائب جسيمات مفردة كبيرة-).
الدقة والكمية: صنف إحصائيًا مدى دقة وخشونة كل نوع من أنواع التضمين. كلما كان رقم الفصل أقل، كلما كانت التضمينات أقل وأصغر.
مورفولوجيا التوزيع:
موحد: تكون الشوائب صغيرة ومتفرقة والكمية متساوية تقريبًا في أي مجال من مجالات الرؤية.
غير -موحد: سلسلة-مثل (يتم توزيع تضمينات الفئة B في نمط مطرز) أو تجميع الجسيمات الكبيرة (الفئة DS). السلسلة-مثل الألومينا، على وجه الخصوص، يمكن أن تمزق بشدة المصفوفة المعدنية، مما يؤدي إلى حدوث تشققات أثناء الختم.
الهدف المثالي: بالنسبة للملفات المدرفلة على البارد عالية الجودة-(مثل ألواح السيارات ومواد DI)، من المطلوب بشكل عام أن يكون مستوى الشوائب المختلفة (خاصة الأنواع B وD الهشة) أقل من أو يساوي 1.5 أو 1.0، ويجب ألا يكون هناك أي شوائب خشنة.