1. Iz makroskopske perspektive, kako možemo na početku odrediti uniformnost tkiva vizuelnom inspekcijom ili pod malim povećanjem?
Inspekcija kiseljenja (inspekcija malog povećanja): Najčešća makroskopska metoda. Uzorak se reže i nagriza vrućom kiselinom (kao što je rastvor hlorovodonične kiseline). Zbog nehomogenosti u mikrostrukturi uzrokovane kemijskom segregacijom, poroznošću ili agregacijom inkluzija, nakon jetkanja kiselinom pojavit će se različite nijanse boje, linije protoka ili mrlje.
Homogena mikrostruktura: urezana površina treba da pokazuje jednoliku sivkasto-bijelu ili svijetlosivu boju, sa gustom makrostrukturom i bez očiglednih tamnih mrlja, svijetlih linija ili poroznosti.
Nehomogena mikrostruktura: Ako se uoče vidljiva trakasta segregacija (naizmjenične crne i bijele pruge), centralna segregacija (tamna traka u središtu ploče) ili svijetle bijele trake (lokalizirane abnormalnosti u sastavu), to ukazuje na ozbiljnu nehomogenost u kemijskom sastavu ili strukturi očvršćavanja čelične zavojnice.
Posmatranje površine loma: Uzorak je izbušen ili slomljen i posmatra se morfologija loma.
Površina loma homogene mikrostrukture je obično jednolično vlaknasta (duktilna fraktura).
Ako se na površini loma pojave kristalne fasete (kremen) ili bijele mrlje, mogu biti prisutna gruba zrna ili agregacija inkluzija, što dovodi do lokalizirane lomljivosti.
2.Šta konkretno određuje ujednačenost mikrostrukture (metalografske)? Kako se ocjenjuje uniformnost zrna?
Ujednačenost veličine zrna: Ovo je najvažniji pokazatelj.
Idealno stanje: Veličina zrna u vidnom polju treba biti u osnovi ujednačena, pokazujući kristalni oblik jednakog osa, a raspodjela veličine treba biti koncentrisana. Prema standardima ASTM E112, ako je velika većina zrna koncentrisana unutar 2-3 susedna nivoa (npr. uglavnom nivo 8, sa malim brojem nivoa 7 i 9), može se smatrati uniformnim.
Nehomogeno stanje (mešovita zrna): Ako su krupna zrna (npr. ASTM nivo 5) i fina zrna (npr. ASTM nivo 10) istovremeno prisutna u vidnom polju, to se naziva mešovita zrnasta struktura. Ovo je glavni tabu u dubokom izvlačenju, što dovodi do neujednačenih deformacija i velike podložnosti pucanju.
Ujednačenost distribucije faza: za dvofazni čelik (ferit + martenzit) ili višefazni čelik.
Idealno stanje: Tvrda faza (martenzit/bainit) treba da bude jednoliko i difuzno raspoređena na matrici mekog ferita, formirajući mrežu ili ostrvsku strukturu, a ne da se aglomerira ili da se pojavljuje kao izdužene trake.
Ne-ujednačeno stanje: Ako je martenzit raspoređen u trakama, ili nema martenzita u nekim područjima, a velika količina martenzita u drugim, to ukazuje da postoji mikro-segregacija legirajućih elemenata (kao što su Mn i C), što dovodi do asinhrone fazne transformacije.
3.Šta je trakasto tkivo? Kako narušava homogenost tkiva?
Definicija: Pod mikroskopom, ferit i perlit (ili druge mikrostrukture) su raspoređeni u paralelnim, naizmjeničnim trakama duž smjera kotrljanja čelika, slično kao prstenovi drveća.
Uzroci: Prvenstveno zbog dendritske segregacije tokom skrućivanja čeličnog ingota. Legirajući elementi (posebno mangan i fosfor) se akumuliraju između dendrita. Tokom toplog i hladnog valjanja, ove obogaćene i osiromašene oblasti se izdužuju, formirajući hemijski diferencirane trake. Tokom naknadnog hlađenja ili žarenja, ovi regioni različitog sastava se transformišu u različite mikrostrukture.
Štetni efekti:
Anizotropija: Dovodi do značajnih razlika u mehaničkim svojstvima materijala u poprečnom i uzdužnom smjeru, posebno do značajnog smanjenja poprečne plastičnosti i žilavosti.
Formiranje pukotina: pukotine se lako formiraju duž granice između feritnih i perlitnih traka tokom savijanja ili dubokog izvlačenja.
Kriterijumi ocjenjivanja: Ocjena prema GB/T 13299 ili ASTM E1268 standardima. U industriji, traka se obično traži da bude manje ili jednako 2 (što niže to bolje). Za automobilske čelične limove visokog{5}}kvaliteta, trake se obično moraju eliminisati ili manje ili jednako 1.
4.Pored veličine zrna i mikrostrukture, kako možemo uočiti uniformnost sastava (mikrosegregaciju)?
Mikroanaliza elektronske sonde (EPMA) ili površinska analiza spektroskopije disperzije energije (EDS): Ovo je najdirektnija metoda. Skeniranje površine uzorka elektronskim snopom generiše mape površinske distribucije specifičnih elemenata (kao što su Mn, Si, P, Cr).
Homogena mikrostruktura: Mapa raspodjele elemenata pokazuje jednoliku boju bez očiglednih tačaka koncentracije ili trakastih područja koncentracije.
Nehomogena mikrostruktura: Ako se uoče očigledne segregacijske trake mangana (tamna boja i prugasti izgled), ili je fosfor obogaćen na granicama zrna (nenormalno svijetla boja na granicama zrna), to je direktan dokaz mikroskopske kompozicione nehomogenosti.
Metoda utiskivanja mikrotvrdoće: Ovo indirektno procjenjuje mikrostrukturu testiranjem njene mikrotvrdoće. Red tačaka tvrdoće je uvučen u mikro-oblast (u koracima od 10-50 mikrometara).
Ako vrijednosti tvrdoće jako variraju (npr. visoka tvrdoća u segregacijskim trakama i niska tvrdoća u osiromašenim područjima), to ukazuje na značajne razlike u sastavu ili mikrostrukturi unutar tog mikro-regije, što rezultira lošom homogenošću.
5.Kako procijeniti ujednačenost distribucije ne-nemetalnih inkluzija?
Metoda ocjenjivanja: Posmatrajte morfologiju i distribuciju inkluzija pod mikroskopom (obično 100x) prema nacionalnim standardima (kao što je GB/T 10561, ekvivalentno ISO 4967) ili standardima ASTM E45.
Ključne točke procjene:
Identifikacija tipa: Razlikujte klasu A (sulfidi), klasu B (aluminijev oksid), klasu C (silikati), klasu D (sferni oksidi) i klasu DS (velike pojedinačne-inkluzije).
Finoća i količina: Statistički klasifikujte finoću i grubost svake vrste inkluzije. Što je manji broj razreda, to je manje i manje uključenja.
Morfologija distribucije:
Ujednačeno: Inkluzije su male, raspršene, a količina je otprilike ista u bilo kojem vidnom polju.
Ne-ujednačeno: nalik na lanac- (klasa B inkluzije su raspoređene u obliku zrna) ili agregacija velikih čestica (klasa DS). Lanac-poput glinice, posebno, može ozbiljno pokidati metalnu matricu, izazivajući pukotine tokom štancanja.
Idealan cilj: Za visoko-kvalitetnu hladno-motulje (kao što su automobilske ploče i DI materijali), općenito je potrebno da nivo različitih inkluzija (posebno krhkih tipova B i D) bude manji ili jednak 1,5 ili 1,0 i da ne smije biti grubih inkluzija.