Металлография

Металлография — направление в металловедении, классический метод исследования и контроля металлических материалов, подготовка и изучение строения структуры шлифа обычно с помощью микроскопии. Структуру выявляют с помощью травления, либо среза, шлифования и полирования образца.

Металлографические исследования важны во многих областях промышленности:

• Металлургия
• Автомобилестроение
• Атомная промышленность
• Энергетика
• Аэрокосмическая промышленность
• Научно-исследовательские, изыскательские работы в различных исследовательских и научных центрах, университетах, лабораториях

Пробоподготовка является одним из первых этапов для проведения металлографии и крайне важна в металлографии. Качественное проведение пробоподготовки в итоге окажет положительный эффект на конечные результаты. От качества оборудования для пробоподготовки зависит очень многое, например, повторяемость измерений свойств материалов от пробы к пробе.

Пробоподготовка — это совокупность действий над изучаемым образцом, для перевода его в форму, наиболее подходящую для дальнейшего исследования.

Основная задача пробоподготовки — подготовка вещества, материалов, компонентов анализа для определённого вида анализа. Пробоподготовка помогает повысить точность получаемых результатов, расширить исследуемый диапазон значений, повысить безопасность исследования, ускорить тест, улучшить воспроизводимость и снизить погрешность результатов.

Этапы материалографической подготовки образцов:

1. Вырезка образца
2. Получение плоской поверхности (например при помощи токарного и фрезерного станка)
3. Шлифование
4. Полирование
5. Изучение поверхности микрошлифа до травления
6. Травление

Затем наступает этап анализа полученного образца:

1. Анализ изображения (микроскопия) — для распознавания структуры материала
2. Измерение твёрдости (твердометрия) — определение физических свойств материала

Также возможны другие методы получения образца для исследования. Например, получение реплики — отпечатка поверхности.

В настоящее время существует большое количество типов оборудования для выполнения задач по пробоподготовке.

Историческое развитие

Металлография начала развиваться более 200 лет тому назад. Первые опыты предпринял Рене Антуан Реомюр (1683—1757 гг.). Путём травления он распознал различные сорта стали. Макроструктурные выявления он осуществлял без оптических вспомогательных средств.

Путём травления кислотами Ринман отличал дамасскую сталь от обычной. Он писал в 1774 году:

Травление оказалось пригодным средством распознавать различные сорта железа и сталей по твердости, плотности и равномерности или неравномерности структуры.

В России первые металлографические исследования железа и его сплавов были проведены П. П. Аносовым (1799—1851 гг.). Работая на Златоустовском металлургическом заводе (1830—1835 гг.), Аносов применил микроскоп для изучения структуры стали и её изменений после ковки и термообработки, и установил существование связи между строением и свойствами стали. Именно эти годы можно считать началом зарождения металлографии в России. В 1860-х годах Алоиз фон Видманштеттен и Генри Клифтон Сорби применили микроскоп для исследования строения железа метеоритов.

Основы научного металловедения, в рамках которого существует металлография, были заложены русским металлургом Д. К. Черновым, который открыл зависимость свойств стали от температуры нагрева и охлаждения, выявил взаимосвязь структуры и свойств стали. В 1878 году Чернов изложил свои представления о механизме кристаллизации стали (более подробно см. в статье Металловедение)

Магнитная металлография

Фрэнсис Биттер в 1931 году и независимо от него Н. С. Акулов в 1934 году разработали методы порошковых фигур, позволяющие наблюдать доменную структуру ферромагнетиков.

Стереометрическая металлография

Раздел науки о металлах, основой которого являются два принципа: объективный, строго количественный характер оценки микроструктуры и выбор геометрических параметров пространственного микроскопического строения в качестве критериев оценки.

Отрывок, характеризующий Металлография

De retour en France, au sein de la patrie, grande, forte, magnifique, tranquille, glorieuse, j'eusse proclame ses limites immuables; toute guerre future, purement defensive; tout agrandissement nouveau antinational. J'eusse associe mon fils a l'Empire; ma dictature eut fini, et son regne constitutionnel eut commence…
Paris eut ete la capitale du monde, et les Francais l'envie des nations!..
Mes loisirs ensuite et mes vieux jours eussent ete consacres, en compagnie de l'imperatrice et durant l'apprentissage royal de mon fils, a visiter lentement et en vrai couple campagnard, avec nos propres chevaux, tous les recoins de l'Empire, recevant les plaintes, redressant les torts, semant de toutes parts et partout les monuments et les bienfaits.
Русская война должна бы была быть самая популярная в новейшие времена: это была война здравого смысла и настоящих выгод, война спокойствия и безопасности всех; она была чисто миролюбивая и консервативная.
Это было для великой цели, для конца случайностей и для начала спокойствия. Новый горизонт, новые труды открывались бы, полные благосостояния и благоденствия всех. Система европейская была бы основана, вопрос заключался бы уже только в ее учреждении.
Удовлетворенный в этих великих вопросах и везде спокойный, я бы тоже имел свой конгресс и свой священный союз. Это мысли, которые у меня украли. В этом собрании великих государей мы обсуживали бы наши интересы семейно и считались бы с народами, как писец с хозяином.
Европа действительно скоро составила бы таким образом один и тот же народ, и всякий, путешествуя где бы то ни было, находился бы всегда в общей родине.
Я бы выговорил, чтобы все реки были судоходны для всех, чтобы море было общее, чтобы постоянные, большие армии были уменьшены единственно до гвардии государей и т.д.
Возвратясь во Францию, на родину, великую, сильную, великолепную, спокойную, славную, я провозгласил бы границы ее неизменными; всякую будущую войну защитительной; всякое новое распространение – антинациональным; я присоединил бы своего сына к правлению империей; мое диктаторство кончилось бы, в началось бы его конституционное правление…
Париж был бы столицей мира и французы предметом зависти всех наций!..
Потом мои досуги и последние дни были бы посвящены, с помощью императрицы и во время царственного воспитывания моего сына, на то, чтобы мало помалу посещать, как настоящая деревенская чета, на собственных лошадях, все уголки государства, принимая жалобы, устраняя несправедливости, рассевая во все стороны и везде здания и благодеяния.]
Он, предназначенный провидением на печальную, несвободную роль палача народов, уверял себя, что цель его поступков была благо народов и что он мог руководить судьбами миллионов и путем власти делать благодеяния!
«Des 400000 hommes qui passerent la Vistule, – писал он дальше о русской войне, – la moitie etait Autrichiens, Prussiens, Saxons, Polonais, Bavarois, Wurtembergeois, Mecklembourgeois, Espagnols, Italiens, Napolitains. L'armee imperiale, proprement dite, etait pour un tiers composee de Hollandais, Belges, habitants des bords du Rhin, Piemontais, Suisses, Genevois, Toscans, Romains, habitants de la 32 e division militaire, Breme, Hambourg, etc.; elle comptait a peine 140000 hommes parlant francais. L'expedition do Russie couta moins de 50000 hommes a la France actuelle; l'armee russe dans la retraite de Wilna a Moscou, dans les differentes batailles, a perdu quatre fois plus que l'armee francaise; l'incendie de Moscou a coute la vie a 100000 Russes, morts de froid et de misere dans les bois; enfin dans sa marche de Moscou a l'Oder, l'armee russe fut aussi atteinte par, l'intemperie de la saison; elle ne comptait a son arrivee a Wilna que 50000 hommes, et a Kalisch moins de 18000».
[Из 400000 человек, которые перешли Вислу, половина была австрийцы, пруссаки, саксонцы, поляки, баварцы, виртембергцы, мекленбургцы, испанцы, итальянцы и неаполитанцы. Императорская армия, собственно сказать, была на треть составлена из голландцев, бельгийцев, жителей берегов Рейна, пьемонтцев, швейцарцев, женевцев, тосканцев, римлян, жителей 32 й военной дивизии, Бремена, Гамбурга и т.д.; в ней едва ли было 140000 человек, говорящих по французски. Русская экспедиция стоила собственно Франции менее 50000 человек; русская армия в отступлении из Вильны в Москву в различных сражениях потеряла в четыре раза более, чем французская армия; пожар Москвы стоил жизни 100000 русских, умерших от холода и нищеты в лесах; наконец во время своего перехода от Москвы к Одеру русская армия тоже пострадала от суровости времени года; по приходе в Вильну она состояла только из 50000 людей, а в Калише менее 18000.]