TRAŽI DALJE:
STRUKE:

metalografija

ilustracija
METALOGRAFIJA, mikrostruktura čeličnoga lijeva – 1. perlit, 3. ferit, 4. Widmannstättenova orijentirana zrna
ilustracija1ilustracija2

metalografija (metal + -grafija), dio znanosti o metalima koji se bavi strukturom metala i slitina. Tehnički važna svojstva tih materijala ovise o njihovoj strukturi, tj. o vrsti, veličini i raspodjeli kristala kao mikrostrukturnih komponenata. Svrha je metalografskih ispitivanja proučavanje mikrostrukture metalnih sustava te interpretacija i povezivanje mikrostrukture s proizvodnim postupcima, svojstvima, primjenom i razvojem metalnih materijala i izradaka. Metalografija se, dakle, bavi kvalitativnim i kvantitativnim ispitivanjem metala i slitina, i to ponajprije tehnikama optičke, elektronske i ionske mikroskopije, a tijesno je povezana s rendgenskom strukturnom analizom, toplinskom i dilatometrijskom analizom, određivanjem mikrotvrdoće i dr.

Metalografska ispitivanja obuhvaćaju pripremu uzorka te makroskopska i mikroskopska ispitivanja njegove strukture. Struktura uzorka koja se može opažati prostim okom naziva se grubom, struktura vidljiva svjetlosnim mikroskopom finom, a ona vidljiva samo elektronskim mikroskopom ultrafinom strukturom. Strukturne komponente veličine oko milimetra (10–3 m) ili veće čine makrostrukturu, komponente veličine između 10–3 i 10–7 m čine mikrostrukturu, a komponente veličine manje od 10–7 m nanostrukturu; uobičajeno je, međutim, da se pod mikrostrukturom u širem smislu podrazumijeva i nanostruktura. Mikrostruktura metala i slitina ovisi o veličini, obliku, raspodjeli i volumnim udjelima različitih mikrostrukturnih komponenata, što je određeno vrstom, veličinom i raspodjelom njihovih atoma, ali ovisi i o vrsti, veličini, gustoći i raspodjeli nepravilnosti kristalne rešetke koje nisu u termodinamičkoj ravnoteži.

Makroskopsko ispitivanje obavlja se na odgovarajuće pripremljenoj površini metalnog uzorka ili na njegovu prijelomu, a uzorak se promatra golim okom te povećalom pri povećanju do približno 20 puta. Pozornost se pritom obraća na posljedice koje potječu od dobivanja i preradbe metala kao što su uključci troske, usahline, pukotine, mjehurići, makrosegregacije, lomovi dr. Kao primjer makroskopskog ispitivanja može se navesti određivanje segregacije sumpora u čeliku.

Za mikroskopsko ispitivanje potrebno je površinu metalnog uzorka pomnjivo izbrusiti i polirati te nagristi kemijskim reagensima, čime se dobiva izbrusak. S pomoću svjetlosnoga mikroskopa može se postići povećanje od približno 2000 puta i razlučivanje od 250 nm, što omogućuje analizu faza koje nastaju pri skrućivanju ili kao posljedica promjena u čvrstom stanju, te opažanje mnogih detalja, odn. elemenata mikrostrukture, npr. granice zrna malog i velikoga kuta, granice faza, granice sraslaca, plinsku mikromjehuravost, mikrousahline, fizikalne nečistoće (uključci) itd. Za još detaljniju mikroanalizu rabi se elektronski mikroskop, koji zbog male valne duljine elektrona omogućuje vrlo veliko razlučivanje od samo nekoliko desetinki nanometra, što odgovara veličini parametara metalnih rešetki. Udjel je raspršenih elektrona u metalima vrlo malen pa je moguće prosvjetljivanje metalne folije debljine nekoliko desetaka nanometara, što dopušta promatranje dislokacija, različitih izlučina, nepravilnosti slaganja, područja pretvorbi kristalnih sustava, oblika kristala sraslaca itd. Elektronski mikroanalizator služi za kvantitativnu in situ analizu pojedinačnih faza u metalima i nemetalima, npr. za određivanje sastava čvrstih faza, nemetalnih uključaka, karbida i sl. Kvalitativna je analiza moguća s uzorcima kojima čestice nisu manje od približno 1 μm, koliki je približno promjer elektronskog snopa mikroanalizatora.

Na osnovi dvodimenzijske mikrostrukturne slike može se ocijeniti podobnost nekog metala za predviđenu namjenu. Međutim, za jednoznačno određivanje mikrostrukture nije dovoljan samo vizualni pregled i usporedba s nekom referentnom mikrostrukturom, nego treba odrediti vrstu, oblik i raspodjelu pojedinih komponenata mikrostrukture u njezinu ukupnom volumenu, služeći se pri mjerenju samo pripremljenom dvodimenzijskom površinom izbruska. U posljednje se doba ta grana metalografije naziva stereometrijskom metalografijom.

Iskazivanje različitih mjerljivih veličina mikrostrukture svrstava se u kvantitativnu obradbu ili kvantitativnu procjenu mikrostrukture. Najčešće se mjere mikrostrukturni elementi (veličina zrna, udjel izlučene faze, razmak dendritnih grana i dr.), pri čem se rabi površinska, linijska ili točkasta analiza. Kvantitativno izražavanje veličine, oblika i raspodjele mikrostrukturnih komponenata na temelju dvodimenzijske mikrostrukturne slike naziva se analizom slike. Uređaji, analizatori mikrostrukture, osnivaju se na manualnim, poluautomatskim ili automatskim sustavima. Pod pojmom automatske analize slike razumije se mikroskopsko snimanje mikrostrukture izbruska digitalnom ili analognom kamerom, prijenos toga zapisa u računalo, njegova digitalizacija, te obradba digitalnog zapisa nekim od komercijalno dostupnih programa. Sustavi za analizu slike primjenjuju se sve više u kontroli i razvoju materijala, posebno lijevanih i deformabilnih aluminijevih i magnezijevih slitina, grafitnih odn. karbidnih željeznih ljevova, valjanih i kovanih austenitnih i brzoreznih čelika itd.

Citiranje:
metalografija. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2021. Pristupljeno 6. 10. 2022. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=40365>.