นี่คือลักษณะของโลหะ! วิธีการทำตัวอย่างโลหะวิทยา

ด้วยความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การประยุกต์ใช้โลหะชนิดต่างๆ ในอุตสาหกรรมต่างๆ จึงมีความหลากหลายมากขึ้นเรื่อยๆ และการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวัสดุโลหะวิทยา (เรียกโดยย่อว่า metallography) ก็มีความสำคัญเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ การปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และลดต้นทุนกระบวนการอย่างมีประสิทธิภาพนั้น การวิจัยโลหะวิทยาที่ดีเป็นตัวช่วยที่ดี

ในบทความนี้ เราจะพาคุณอธิบายวิธีดำเนินการกระบวนการวิจัยโลหะวิทยาอย่างเต็มรูปแบบ รวมถึงข้อควรระวังบางประการ การวิจัยโลหะวิทยาที่ดี การเจียรและการขัดเงา ถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญ!

ประเด็นสำคัญที่ 1: กระบวนการทางโลหะวิทยาที่เราคุ้นเคย คือ “การตัด” > “การฝัง” > “การเจียร” > “การขัด” > “การแกะสลัก” > “การตรวจจับ” ซึ่งเป็นกระบวนการที่สมบูรณ์

จุดสำคัญที่ 2: ขึ้นอยู่กับความต้องการของการวิจัย ชิ้นส่วนบางส่วนอาจต้องขัดเงาเท่านั้น

การวิเคราะห์โลหะวิทยาคืออะไร?

ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของโลหะและโลหะผสม การวิจัยโลหะวิทยาสามารถเปิดเผยลักษณะทางจุลภาคของวัสดุ เช่น โครงสร้างของเกรน องค์ประกอบของเฟส ขอบเกรน ข้อบกพร่อง (เช่น ช่องว่างและสิ่งที่รวมอยู่) โดยผ่านการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของโลหะหรือโลหะผสม

“เฟส” คือส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของโลหะผสมที่มีองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง และการจัดเรียงอะตอมเหมือนกัน โดยมีเฟสต่าง ๆ แยกจากกันด้วยอินเทอร์เฟซที่ชัดเจน คุณสมบัติโดยรวมของโลหะผสมจะถูกกำหนดโดยลักษณะโครงสร้างของเฟสแต่ละเฟสที่ประกอบกันขึ้นและวิธีที่เฟสเหล่านี้รวมเข้าด้วยกัน โครงสร้างเฟสในโลหะผสมแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ สารละลายของแข็งและสารประกอบ สารละลายที่เป็นของแข็งเป็นผลมาจากอะตอมของธาตุโลหะผสมที่ละลายในโครงตาข่ายโลหะฐาน ในขณะที่สารประกอบเป็นโครงสร้างผลึกที่เกิดขึ้นจากธาตุต่างๆ ในสัดส่วนที่แน่นอน โลหะวิทยาหมายถึงโครงสร้างเฟสในโลหะหรือโลหะผสม ผ่านการวิจัยทางโลหะวิทยา เราสามารถวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของวัสดุ และสามารถอนุมานคุณสมบัติและประวัติการประมวลผลได้

ขั้นตอนการทำภาพโลหะวิทยา

1. การสุ่มตัวอย่าง: เลือกพื้นที่ตัวแทนจากวัสดุทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าตัวอย่างสะท้อนถึงลักษณะที่แท้จริงของวัสดุ พื้นที่การสุ่มตัวอย่างจะต้องปราศจากผลกระทบที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างการประมวลผล การอบด้วยความร้อน หรือการใช้งาน ใช้เครื่องตัดตัดวัสดุ วิธีการทั่วไปได้แก่ การตัดด้วยเครื่องจักรและการตัดลวด หลีกเลี่ยงการใช้ความร้อนมากเกินไปหรือใช้แรงกดมากเกินไปในการตัด เพื่อป้องกันบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนบนพื้นผิววัสดุ ซึ่งอาจทำให้เมล็ดพืชเสียรูปหรือโครงสร้างเปลี่ยนแปลงได้

2. การฝัง: ส่วนใหญ่ใช้ในการตรึงและปกป้องตัวอย่าง โดยเฉพาะตัวอย่างที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอหรือตัวอย่างขนาดเล็ก ในระหว่างขั้นตอนการติดตั้ง ตัวอย่างมักจะฝังอยู่ในเรซินเทอร์โมเซตติ้งหรือเรซินตั้งค่าเย็น ซึ่งจะช่วยให้มีการรองรับที่มั่นคงเพื่ออำนวยความสะดวกในการเจียรและขัดในขั้นตอนต่อไป ขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้ขอบของตัวอย่างได้รับความเสียหายในระหว่างการประมวลผล การติดตั้งยังทำให้การยึดตัวอย่างง่ายขึ้น ช่วยให้เกิดความเสถียรระหว่างการเตรียมตัวอย่าง ส่งผลให้ความแม่นยำและความสม่ำเสมอในการสังเกตโครงสร้างจุลภาคดีขึ้น

3. การบด: การบดถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการวิจัยโลหะวิทยา วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อทำการปรับระดับแบนเบื้องต้นบนพื้นผิวของตัวอย่างเพื่อขจัดรอยตัดที่หยาบและความไม่สม่ำเสมอ

กระบวนการนี้โดยปกติจะใช้สารกัดกร่อนที่มีขนาดเม็ดขัดต่างกัน เช่น แผ่นขัดหรือยาขัด

เลือกขนาดเม็ดกรวดที่เหมาะสม โดยเริ่มด้วยสารกัดกร่อนหยาบ แล้วค่อยเปลี่ยนไปใช้สารกัดกร่อนละเอียด จนกระทั่งเห็นรอยขีดข่วนในทิศทางเดียวบนระนาบชิ้นงานเท่านั้น

รอยขีดข่วนเกิดขึ้นเพียงทิศทางเดียวเท่านั้น

การออกแบบลวดลายบนแผ่นเจียรไม่เพียงแต่สวยงามเท่านั้น แต่ยังได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดของเหลวจากการเจียรและเศษต่างๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการเจียรได้ดียิ่งขึ้นอีกด้วย สารกัดกร่อนของล้อเจียรไม่เพียงแต่ส่งผลต่ออัตราการกำจัดตัวอย่างเท่านั้น แต่การออกแบบรูปแบบก็เป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ส่งผลต่ออัตราการกำจัดของพื้นผิวตัวอย่างด้วย มีตัวเลือกรูปแบบการบดแบบเร็วหรือการบดแบบช้าที่แตกต่างกัน

4. การขัดเงา: การขัดเงาโลหะวิทยาถือเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการเตรียมตัวอย่างโลหะวิทยาอีกด้วย! มีเป้าหมายเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์กระจกที่เรียบเนียนโดยการลบความผิดปกติเล็กๆ น้อยๆ และรอยขีดข่วนบนพื้นผิวตัวอย่าง

กระบวนการนี้โดยปกติจะเริ่มต้นด้วยการขัดแบบหยาบ ซึ่งมักใช้กับแผ่นรองที่ทำจากขนสัตว์หรือแผ่นรองผ้าใบแบบหยาบ การขัดแบบปานกลางมักใช้กับแผ่นขัดฝูง แผ่นขัดไมโครไฟเบอร์ ฯลฯ ค่อยๆ เปลี่ยนไปสู่การขัดแบบละเอียด โดยใช้แผ่นกำมะหยี่ทองหรือแผ่นโพลียูรีเทนในการขัด สุดท้าย แผ่นกำมะหยี่เส้นใยสั้น แผ่นไหม ฯลฯ นำมาใช้ในการขัดเงาให้เป็นกระจกเพื่อให้ได้ความเงางามสูง

กระบวนการนี้โดยปกติจะเริ่มต้นด้วยการขัดแบบหยาบ ซึ่งมักใช้กับแผ่นรองที่ทำจากขนสัตว์หรือแผ่นรองผ้าใบแบบหยาบ การขัดแบบปานกลางมักใช้กับแผ่นขัดฝูง แผ่นขัดไมโครไฟเบอร์ ฯลฯ ค่อยๆ เปลี่ยนไปสู่การขัดแบบละเอียด โดยใช้แผ่นกำมะหยี่ทองหรือแผ่นโพลียูรีเทนในการขัด สุดท้าย แผ่นกำมะหยี่เส้นใยสั้น แผ่นไหม ฯลฯ นำมาใช้ในการขัดเงาให้เป็นกระจกเพื่อให้ได้ความเงางามสูง

5. การกัด: ชิ้นงานที่บดและขัดแล้วจะถูกจุ่มลงในสารกัดเฉพาะ ซึ่งจะกัดเฉพาะบริเวณเฟสหรือขอบเกรนต่าง ๆ อย่างเฉพาะเจาะจง เพื่อเปิดเผยโครงสร้างจุลภาคของชิ้นงาน สารกัดกร่อนทั่วไปได้แก่ สารละลายที่มีฤทธิ์เป็นกรดหรือด่าง โดยการเลือกเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของตัวอย่างและโครงสร้างที่คาดไว้

การควบคุมเวลาการกัดกร่อนเป็นสิ่งสำคัญ ยาวเกินไปหรือสั้นเกินไปจะส่งผลต่อผลการสังเกต! การกัดโลหะวิทยาที่ประสบความสำเร็จสามารถแสดงขอบเกรนและการกระจายเฟสได้อย่างชัดเจน

หมายเหตุ: อย่างไรก็ตาม ไม่จำเป็นต้องแกะสลักตัวอย่างทั้งหมด เพราะอาจเผยให้เห็นคุณลักษณะที่ไม่ต้องการ ซึ่งทำให้สังเกตได้ยาก เช่น ลวดลายด่างๆ ในตัวอย่างเหล็กหล่อที่มีกราไฟต์ ดังนั้นการตัดสินใจว่าจะป้องกันการกัดกร่อนหรือไม่ ควรพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุอย่างรอบคอบ

มาตรฐานสำหรับตัวอย่างโลหะวิทยา

1. ตัวอย่างจะต้องเป็นตัวแทน: ตำแหน่งการสุ่มตัวอย่างของตัวอย่างจะต้องเป็นตัวแทนของลักษณะเฉพาะของวัสดุทั้งหมด วิธีนี้จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์จะสะท้อนคุณสมบัติโดยรวมของวัสดุ แทนที่จะจำกัดอยู่เพียงลักษณะเฉพาะในพื้นที่เฉพาะเท่านั้น

2. ต้องคงองค์ประกอบโครงสร้างทั้งหมดไว้: ในระหว่างขั้นตอนการเตรียมตัวอย่าง จะต้องคงองค์ประกอบโครงสร้างจุลภาคทั้งหมดของวัสดุ (เช่น เมล็ด เฟส สิ่งที่รวมอยู่ ฯลฯ) ไว้ และต้องไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างเดิมหรือการกระจายตัวขององค์ประกอบเหล่านี้อันเนื่องมาจากกระบวนการเตรียม เช่น การตัด การเจียร การขัด ฯลฯ

3. พื้นผิวของตัวอย่างต้องไม่มีรอยขีดข่วนและการเสียรูป: ตัวอย่างต้องได้รับการประมวลผลให้มีพื้นผิวเรียบและไม่มีตำหนิในระหว่างการทดสอบ ควรหลีกเลี่ยงรอยขีดข่วนที่หลงเหลือระหว่างการเจียรและขัด หรือการเปลี่ยนรูปพลาสติกที่เกิดจากการดำเนินการ เช่น การอบชุบด้วยความร้อน ข้อบกพร่องเหล่านี้อาจรบกวนการสังเกตโครงสร้างจุลภาคและบิดเบือนผลการสังเกต

4. ไม่ควรมีสิ่งแปลกปลอมบนพื้นผิวของตัวอย่าง: ไม่ควรมีจารบี ฝุ่น ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน หรือสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ บนพื้นผิวของตัวอย่าง เนื่องจากสิ่งแปลกปลอมเหล่านี้อาจบดบังหรือทำให้การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์เข้าใจผิดได้ และจึงส่งผลกระทบต่อผลการวิเคราะห์ได้

5. พื้นผิวของตัวอย่างจะต้องแบนและเนียนเหมือนกระจก: พื้นผิวของตัวอย่างที่ขัดเงาควรจะแบนและเรียบมาก เพื่อให้เกิดเอฟเฟกต์เนียนเหมือนกระจก ซึ่งช่วยให้สามารถมองเห็นโครงสร้างจุลภาคของโลหะได้อย่างชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์ โดยไม่เกิดการรบกวนจากความหยาบหรือความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิว

การประยุกต์ใช้งานวิจัยทางโลหะวิทยา

1. การพัฒนาวัสดุ: การศึกษาโครงสร้างจุลภาคของวัสดุโลหะช่วยให้เราพัฒนาโลหะผสมที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นได้

2. การวิเคราะห์ความล้มเหลว: การวิเคราะห์ชิ้นส่วนโลหะที่ล้มเหลวด้วยกล้องจุลทรรศน์สามารถค้นหาสาเหตุของความล้มเหลวของวัสดุ เช่น ความล้า การแตกหัก การกัดกร่อน เป็นต้น

3. การควบคุมคุณภาพ: ในการผลิตทางอุตสาหกรรม การวิจัยโลหะวิทยาใช้ในการตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์โลหะเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างจุลภาคของผลิตภัณฑ์ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ

การประยุกต์ใช้การวิเคราะห์โลหะวิทยาในอุตสาหกรรมต่างๆ

การผลิต: ในการแปรรูปและผลิตโลหะ การวิเคราะห์โลหะวิทยาใช้เพื่อตรวจสอบโครงสร้าง ขนาดเกรน การกระจายเฟส ฯลฯ ของวัสดุโลหะเพื่อให้แน่ใจถึงความแข็งแกร่งและความทนทานของวัสดุในการใช้งานเชิงกล

ยานยนต์และอวกาศ: ตรวจสอบผลการอบชุบด้วยความร้อนของชิ้นส่วนเครื่องยนต์ เกียร์ และส่วนประกอบทางกลอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจถึงความน่าเชื่อถือและความทนทานของส่วนประกอบสำคัญเหล่านี้ภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง และตรวจจับรอยแตกร้าวขนาดเล็กหรือข้อบกพร่องในวัสดุเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของโครงสร้างอันเนื่องมาจากความล้าของโลหะ

อุปกรณ์ทางการแพทย์: การวิเคราะห์โลหะวิทยาใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น เครื่องมือผ่าตัด และการตรวจสอบวัสดุโลหะในปลูกถ่าย เพื่อให้แน่ใจถึงความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความทนทาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่ปลูกถ่ายในร่างกายมนุษย์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์: ในการผลิตส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ เทคนิคทางโลหะวิทยาสามารถนำมาใช้เพื่อตรวจสอบคุณภาพของจุดบัดกรีและวัสดุตัวนำเพื่อให้แน่ใจว่ามีเสถียรภาพด้านประสิทธิภาพในระดับจุลภาค

การก่อสร้างและวิศวกรรมโยธา: ในการก่อสร้างโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก การวิเคราะห์โลหะวิทยาสามารถตรวจจับคุณภาพของเหล็กเส้นเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพและความปลอดภัยของโครงสร้าง และสามารถใช้ในการวิเคราะห์การกัดกร่อนของส่วนประกอบโลหะในสะพานหรืออาคารเพื่อประเมินอายุการใช้งานและความเสี่ยงด้านความปลอดภัย

เครื่องมือขัดเงาที่แนะนำ

奈米鑽石拋光液 / 研磨液 / 懸浮液 >>>拋光液

• เหมาะสำหรับ: การทำงานเชิงกล
• สถานะ : ของเหลว (น้ำมัน/น้ำ/แอลกอฮอล์)
• ในการขัดเงาสามารถใช้กับเครื่องเจียรสองด้าน การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) และการเจียรโลหะวิทยา
• ※เนื่องจากสารกัดกร่อนอยู่ในสถานะอิสระจึงสามารถขัดวัตถุได้เป็นบริเวณกว้าง
• ※หากพื้นผิวชิ้นงานยังหยาบมาก คุณสามารถเลือกใช้ของเหลวขัดที่มีขนาดอนุภาคใหญ่กว่าได้

氧化鋁(鈰)拋光液 / 研磨液 / 懸浮液 >>>拋光液

• เหมาะสำหรับ: การทำงานเชิงกล
• สถานะ : ของเหลว
• ขอบเขตการใช้งาน: โดยทั่วไปใช้หลังจากวางเพชร
• ※สามารถซ่อมแซมรอยขัดบนชิ้นงานได้
• ※แนะนำให้ใช้เซเรียมออกไซด์กับเครื่องมือและที่ความเร็วต่ำ

拋光墊 / 研磨墊 >>>> 金相耗材

• วัสดุ:
• ประกอบด้วยสารกัดกร่อน: แผ่นขัดซีเรียมออกไซด์, แผ่นเจียรเรซินเพชร, แผ่นเจียรเพชรชุบไฟฟ้า
• ไม่กัดกร่อน: ผ้าไหม หนังวัว โพลียูรีเทน (ผ้าฟลานเนลสีดำ) ผ้าทอ ฟู มีรูพรุน ผ้าแข็ง ผ้านุ่ม ฯลฯ

บทความเชิงทดลอง

銅拋光 >>> 金屬拋光材質-CU銅介紹

鎳拋光 >>> 金屬拋光材質-NI鎳介紹

鋅拋光 >>> 金屬拋光材質-Zn鋅介紹

不鏽鋼拋光 >>> 金屬拋光材質-不鏽鋼介紹

สรุปแล้ว

การเตรียมตัวอย่างโลหะวิทยาถือเป็นกระบวนการสำคัญ การสุ่มตัวอย่าง การฝัง การเจียร การขัด และการกัดที่ถูกต้อง รวมถึงการทำความเข้าใจมาตรฐานของการสุ่มตัวอย่างทางโลหะวิทยา จะทำให้สามารถแสดงโครงสร้างจุลภาคของวัสดุโลหะได้อย่างชัดเจน ซึ่งจะทำให้วิเคราะห์และประเมินผลได้อย่างแม่นยำ การเตรียมตัวอย่างโลหะวิทยาที่ประสบความสำเร็จสามารถหลีกเลี่ยงการเสียรูปหรือการปนเปื้อนของตัวอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยให้แน่ใจถึงการสะท้อนคุณสมบัติของวัสดุที่แท้จริง การทำความเข้าใจงานวิจัยโลหะวิทยาสามารถช่วยให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในทุกสาขาอาชีพ และให้มูลค่าที่วัดได้สำหรับการวิจัยและพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการและลดต้นทุนกระบวนการ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถละเลยได้

สำหรับการบด เรามีการปรับแต่งตามความต้องการในการประมวลผล เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด

หากคุณยังไม่รู้ว่าจะเลือกอันที่เหมาะสมที่สุดอย่างไรหลังจากอ่านข้อความนี้แล้ว

ยินดีต้อนรับที่จะติดต่อเรา เราจะมีคนที่จะตอบคำถามของคุณ

หากคุณต้องการใบเสนอราคาแบบกำหนดเองโปรดติดต่อเรา

เวลาทำการฝ่ายบริการลูกค้า : จันทร์ – ศุกร์ 09:00~18:00 น.

โทร : 07 223 1058

หากมีข้อสงสัยหรือคำถามที่ไม่ชัดเจนทางโทรศัพท์ โปรดอย่าลังเลที่จะส่งข้อความส่วนตัวถึงฉันทาง Facebook ~~

เฟซบุ๊ก HonWay: https://www.facebook.com/honwaygroup