1. מנקודת מבט מקרוסקופית, כיצד נוכל לקבוע תחילה את אחידות הרקמה על ידי בדיקה ויזואלית או בהגדלה נמוכה?
בדיקת כבישה (בדיקת הגדלה נמוכה): השיטה המקרוסקופית הנפוצה ביותר. דגימה נחתכת ונחרטה בחומצה חמה (כגון תמיסת חומצה הידרוכלורית). עקב חוסר הומוגניות במבנה המיקרו הנגרמת על ידי הפרדה כימית, נקבוביות או צבירה של הכללה, יופיעו גוונים שונים של צבע, קווי זרימה או כתמים לאחר תחריט חומצה.
מבנה מיקרו הומוגני: על המשטח החרוט להראות צבע לבן -אפרפר אחיד או אפור בהיר, עם מבנה מאקרו צפוף וללא כתמים כהים ברורים, קווים בהירים או נקבוביות.
מבנה מיקרו לא-הומוגני: אם נצפתה הפרדת פסים גלויה (פסים שחורים ולבנים מתחלפים), הפרדה מרכזית (רצועה כהה במרכז הצלחת), או פסים לבנים בהירים (הפרעות קומפוזיציה מקומיות), זה מצביע על אי-הומוגניות חמורה בהרכב הכימי או במבנה ההתמצקות של סליל הפלדה.
תצפית משטח שבר: הדגימה מחוררת או נשברת, ונצפה במורפולוגיה של השבר.
משטח השבר של מבנה מיקרו הומוגני הוא בדרך כלל סיבי אחיד (שבר רקיע).
אם מופיעים היבטים גבישיים (צור) או כתמים לבנים על פני השבר, עשויים להיות גרגרים גסים או הצטברות הכללה, מה שמוביל לשבירות מקומית.
2. מה קובע באופן ספציפי את אחידות המיקרו-מבנה (מטאלוגרפי)? כיצד מעריכים את אחידות התבואה?
אחידות גודל גרגרים: זהו המדד החשוב ביותר.
מצב אידיאלי: גודל הגרגירים בשדה הראייה צריך להיות ביסודו אחיד, להפגין צורת גביש שווה ציר, ופיזור הגודל צריך להיות מרוכז. על פי תקני ASTM E112, אם הרוב המכריע של הדגנים מרוכז בתוך 2-3 רמות סמוכות (למשל, בעיקר רמה 8, עם מספר קטן של רמות 7 ו-9), זה יכול להיחשב אחיד.
מצב לא-הומוגני (גרגרים מעורבים): אם גרגרים גסים (למשל, ASTM רמה 5) ודגנים עדינים (למשל, ASTM רמה 10) נמצאים בו זמנית בשדה הראייה, זה נקרא מבנה גרגר מעורב. זהו טאבו עיקרי ברישום עמוק, המוביל לעיוות לא אחיד ולרגישות גבוהה לסדקים.
אחידות התפלגות שלבים: לפלדה דו-פאזית-(פריט + מרטנסיט) או פלדה רב-פאזית.
מצב אידיאלי: השלב הקשה (מרטנזיט/באניט) צריך להיות מופץ באופן אחיד ומפוזר על מטריצת הפריט הרכה, ויוצר מבנה רשת או אי, במקום להצטבר או להופיע כרצועות מוארכות.
מצב לא-אחיד: אם המרטנסיט מופץ ברצועות, או שאין מרטנסיטים באזורים מסוימים וכמות גדולה של מרטנסיטים באחרים, זה מצביע על כך שקיימת הפרדה מיקרו- של אלמנטים מתגמלים (כגון Mn ו-C), מה שמוביל להתמרת פאזה אסינכרונית.
3.מהי רקמה פסולה? איך זה משבש את ההומוגניות של הרקמה?
הגדרה: תחת מיקרוסקופ, פריט ופרליט (או מבנים מיקרו אחרים) מופצים במקביל, פסים מתחלפים לאורך כיוון הגלגול של הפלדה, בדומה לטבעות עצים.
גורמים: בעיקר בגלל הפרדה דנדרטית במהלך התמצקות מטיל הפלדה. בין הדנדריטים מצטברים יסודות סגסוגת (בעיקר מנגן וזרחן). במהלך גלגול חם וקר, האזורים המועשרים והמדולדלים הללו מתארכים ויוצרים רצועות מובדלות מבחינה כימית. במהלך הקירור או החישול הבאים, אזורים אלה בעלי הרכבים שונים הופכים למבנים מיקרו שונים.
השפעות מזיקות:
אניזוטרופיה: מובילה להבדלים משמעותיים בתכונות המכניות של החומר בכיווני הרוחב והאורך, במיוחד הפחתה משמעותית של הפלסטיות והקשיחות הרוחבית.
יצירת סדקים: סדקים נוצרים בקלות לאורך הממשק בין להקות פריט ופרליט במהלך כיפוף או ציור עמוק.
קריטריוני הערכה: דירוג לפי תקני GB/T 13299 או ASTM E1268. בתעשייה, הפסינג בדרך כלל נדרש להיות פחות מ-2 או שווה ל-2 (ככל שהוא נמוך יותר כך טוב יותר). עבור יריעות פלדה לרכב בדרגה גבוהה-, בדרך כלל יש לבטל את הרצועות או פחות או שווה ל-1.
4. מלבד גודל גרגר ומיקרו-מבנה, כיצד נוכל לראות את אחידות ההרכב (מיקרו-הפרדה)?
מיקרואנליזה של בדיקת אלקטרונים (EPMA) או אנליזה של ספקטרוסקופיה מפזרת אנרגיה (EDS): זוהי השיטה הישירה ביותר. סריקת משטח המדגם באמצעות אלומת אלקטרונים מייצרת מפות התפלגות פני השטח של אלמנטים ספציפיים (כגון Mn, Si, P, Cr).
מבנה מיקרו הומוגני: מפת התפוצה היסודית מציגה צבע אחיד ללא נקודות ריכוז ברורות או אזורי ריכוז פסים.
מבנה מיקרו לא-הומוגני: אם נצפו פסי הפרדה ברורים של מנגן (צבע כהה ומראה פסים), או שהזרחן מועשר בגבולות התבואה (צבע עז באופן חריג בגבולות הגרגרים), זוהי עדות ישירה לאי-הומוגניות קומפוזיציית מיקרוסקופית.
שיטת הזחה של מיקרו-קשיות: זו שופטת בעקיפין את המיקרו-מבנה על ידי בדיקת המיקרו-קשיות שלו. שורה של נקודות קשיות מחוררת באזור המיקרו-(בצעדים של 10-50 מיקרומטר).
אם ערכי הקשיות משתנים מאוד (למשל, קשיות גבוהה ברצועות הפרדה וקשיות נמוכה באזורים מדולדלים), זה מצביע על הבדלים משמעותיים בהרכב או במיקרו-מבנה בתוך אותו מיקרו-, וכתוצאה מכך הומוגניות ירודה.
5. כיצד להעריך את האחידות של התפלגות הכללה שאינה-מתכתית?
שיטת דירוג: התבונן במורפולוגיה ובהתפלגות של תכלילים תחת מיקרוסקופ (בדרך כלל פי 100) לפי תקנים לאומיים (כגון GB/T 10561, שווה ערך ל-ISO 4967) או תקני ASTM E45.
נקודות הערכה מרכזיות:
זיהוי סוג: הבדל בין Class A (סולפידים), Class B (אלומינה), Class C (סיליקטים), Class D (חמוצות כדוריות) ו- Class DS (תכלילים בודדים-גדולים).
עדינות וכמות: סיווג סטטיסטית את העדינות והגסות של כל סוג של הכללה. ככל שמספר הכיתה נמוך יותר, כך התכלילים יהיו פחותים וקטנים יותר.
מורפולוגיה של תפוצה:
אחיד: התכלילים קטנים, מפוזרים והכמות זהה בערך בכל שדה ראייה.
לא-אחיד: דמוי שרשרת (-תכלילים מסוג B מופצים בתבנית חרוזים) או צבירה של חלקיקים גדולים (Class DS). שרשרת-כמו אלומינה, בפרט, עלולה לקרוע קשות את מטריצת המתכת, ולגרום לסדקים במהלך ההטבעה.
יעד אידיאלי: עבור סלילים מגולגלים קרים- באיכות גבוהה (כגון לוחות רכב וחומרי DI), בדרך כלל נדרש שרמת התכלילים השונים (במיוחד סוגי B ו-D שבירים) תהיה פחות או שווה ל-1.5 או 1.0, ושלא יהיו תכלילים גסים.