Preparazione dei campioni nella metallografia
La preparazione dei campioni è parte integrante della metallografia e costituisce il fondamento per l'esame microscopico dei materiali solidi. La preparazione dei campioni comprende diverse fasi, per le quali è possibile scegliere tra metodi differenti. Per evitare falsificazioni e preservare le proprietà iniziali è fondamentale adottare in ogni momento il giusto approccio.
Il processo metallografico idoneo
Per ogni fase di preparazione dei campioni devono essere selezionati processi chimici e fisici e materiali di consumo idonei. Solide conoscenze della fisica e della chimica costituiscono un requisito fondamentale per qualsiasi metallografo o tecnico verificatore di materiali.
La decisione riguardo al processo di preparazione corretto dipende dai dati caratteristici dei materiali. Questi comprendono sostanzialmente le caratteristiche del pezzo, il tipo di materiale e i trattamenti cui il pezzo è stato sottoposto.
Ad esempio, il taglio abrasivo a umido è adatto per pezzi in titanio, mentre l'infiltrazione sottovuoto è più idonea per materiali particolarmente porosi. La suddivisione in gruppi di materiali aiuta a scegliere il processo più idoneo.
Fasi di preparazione in sintesi
| Fase di preparazione | Procedura possibile |
|---|---|
| Prelievo dei campioni | Taglio |
| Segatura | |
| Taglio a umido | |
| Fissaggio dei campioni | Inglobamento a caldo |
| Inglobamento a freddo | |
| Infiltrazione sottovuoto | |
| Levigatura | Manuale |
| Semiautomatica | |
| Completamente automatica | |
| Lucidatura | Manuale |
| Semiautomatica | |
| Completamente automatica | |
| automatica Elettrolisi | |
| Attacco chimico | Immersione |
| Attacco colorato |
Difetti possibili e controllo qualità
In ogni fase della preparazione dei campioni possono emergere dei difetti, che devono essere esclusi mediante un controllo qualità mirato. Il passaggio alla fase successiva può avvenire soltanto se non si riscontrano difetti. I difetti comprendono, tra l’altro:
- Deformazioni
- Criccature
- Scheggiature
- Modifiche della struttura
- Distacchi di strati
- Imbrattature
- Graffi e rigature
- Distacchi di fasi
- Attacchi chimici eccessivi
L’analisi strutturale
Una volta terminata la preparazione del campione, è possibile procedere con l’analisi vera e propria. Questa consiste nell’analisi strutturale al microscopio digitale. La struttura desiderata non deve necessariamente essere presente nella qualità ottimale. La qualità adeguata è data dall’utilizzo del pezzo.
Campi d’impiego
La metallografia è usata per determinare la qualità in tutta l’industria metallurgica. I campi d’impiego comprendono ad esempio:
- determinazione degli spessori degli strati
- analisi strutturale
- prove dei processi (ad es. trattamenti termici)
- controllo della distribuzione della grana in caso di danni
- monitoraggio di pezzi in serie
- controllo di semilavorati e pezzi fusi
- valutazione di giunti saldati
Esempio pratico di metallografia
Un pezzo deve essere sottoposto ad analisi metallografica dopo la cementazione. La specifica del disegno indica la profondità di cementazione e l'assenza di austenite residua. Sono questi i valori da verificare.
La temperatura corretta è essenziale durante l’intera fase di preparazione dei campioni. Inizialmente si preleva il campione. Il raffreddamento ad acqua durante il taglio evita che il campione venga danneggiato dal calore sviluppato.
Segue quindi l’inglobamento, a freddo o a caldo. Poiché nell’inglobamento a freddo vi è un maggior pericolo che si formino fessure, in questo esempio è eseguito un inglobamento a caldo con un prodotto utilizzabile già a 150°C. Nell’inglobamento a caldo la temperatura non deve mai superare i 180 °C altrimenti l’austenite residua eventualmente presente potrebbe trasformarsi in martensite. In questo caso il campione risulterebbe quindi regolare, pur non essendolo.
Se il controllo qualità dà esito positivo, seguono la levigatura e la lucidatura. La zona cementata viene quindi resa visibile mediante attacco . La profondità di cementazione viene infine controllata mediante una prova di microdurezza a norma DIN.
Sedi dei processi
Nei suoi stabilimenti per trattamenti termici e finiture superficiali dei metalli Härtha offre la metallografia per garantire la qualità dei processi di lavorazione. La mappa delle sedi indica i processi offerti dai vari stabilimenti.