KHÁI NIỆM
Để hiểu được chuẩn bị mẫu kim tương là gì chúng ta cần hiểu khái niệm phương pháp phân tích kim tương là gì.
Phương pháp phân tích kim tương được định nghĩa và hiểu rất đơn giản là việc sử dụng kính hiển vi quang học với độ phóng đại khoảng 1000-2000 lần đổ lại để quan sát, đánh giá và phân tích cấu trúc tổ chức tế vi của kim loại và hợp kim (kim tương). Một số các thông tin của tổ chức dưới kính hiển vi chúng ta có thể quan sát, lưu giữ và phân tích bao gồm: kích cỡ, hình dáng và sự phân bố của hạt, các pha trong tổ chức,chiều dày lóp phủ, xác định độ rỗng, độ cầu hoá trong gang, đo lường các tinh thể hình nhánh cây, các khuyết tật của đúc, của mối hàn hàn trong vật liệu và chi tiết. Từ đó, các nhà kim tương học có thể đánh giá được cơ tính của cấu trúc, các thông số công nghệ, rà soát quá trình sản xuất và phát triển công nghệ mới.
Để quan sát được tổ chức thật của vật liệu, đòi hỏi phải có sự chuẩn bị hợp lý và chính xác. Kết quả của quá trình chuẩn bị sẽ không còn lớp biến dạng và không vết xước. Các kết quả sai hay sự khó khăn khi quan sát cấu trúc, đo lường kết quả, nguyên nhân chủ yếu là do sự chuẩn bị mẫu gây ra. Từ trước đến giờ, các phương pháp truyền thống đều cho rằng, chuẩn bị mẫu chỉ cần mang lại kết quả là bóng sáng, không vết xước. Tuy nhiên, ý nghĩ đó chỉ có thể áp dụng cho đánh bóng công nghiệp mà thôi, tức làm bóng bề mặt 1 chi tiết nào đó. Còn đối với soi kim tương dưới kính hiển vi, sau khi thực hiện bất cứ 1 thao tác cơ học nào đó trên bề mặt mẫu, sẽ xuất hiện ít nhiều 1 lượng vật liệu bị biến dạng trên bề mặt, khi vật liệu bị biến dạng dưới tác dụng của nhiệt thì cấu trúc đó sẽ thay đổi. Mà mục tiêu của chúng ta là đi tìm cấu trúc thật để phân tích và đánh giá nó 1 cách chính xác và hiệu quả. Từ đó, các quan niệm về chuẩn bị mẫu cần được thay đổi và được đề cao hơn.
Phương pháp phân tích kim tương đã được sử dụng cách đây từ rất lâu khi ngành sản xuất kim loại và thép ra đời. Sau này, phương pháp này đã được ứng dụng và mở rộng cho các ngành vật liệu khác như gốm sứ, thạch học, vật liệu linh kiện điện, điện tử, v.v…
PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU
Việc thực hiện lấy mẫu là bước đầu tiên trước khi chuẩn bị và phân tích mẫu. Tuỳ thuộc vào mục đích của việc phân tích mà chúng ta nên chọn hình thức lấy mẫu như thế nào cho hợp lý và tiết kiệm.
- Trong kiểm tra, đánh giá sai hỏng hay phân tích lỗi sản phẩm, mẫu chỉ là vùng sai hỏng đó cần được tách ra để quan sát và phân tích.
- Trong sản xuất hàng loạt, qui mô sản phẩm nhỏ việc lấy mẫu có thể là ngẫu nhiên 1 chi tiết trong lô hàng sản xuất đó, ví dụ như sản xuất các chi tiết đai ốc, bulon, bo mạch điện tử, v.v… Qui mô sản phẩm lớn như các chi tiết gang đúc lớn, các chi tiết bánh răng thì việc lấy mẫu đòi hỏi xác định vùng mẫu đại diện cho toàn bộ chi tiết đó.
- Trong nghiên cứu và phát triển: việc lấy mẫu cần phải thực hiện rất tiết kiệm, bởi vì số lượng mẫu không nhiều, có thể giá thành vật liệu và chi phí công nghệ chế tạo rất đắt tiền nên việc lấy mẫu và chuẩn bị mẫu phải rất hợp lý và chính xác.
- Trong phân tích qui trình định lượng thành phần của thép, một mẫu không thể đại diện cho toàn bộ lô thép, người ta đưa ra các tiêu chuẩn cụ thể về việc lấy mẫu như tiêu chuẩn ASTM E45, E1122 và E1245
Để nghiên cứu kích thước hạt, thông thường sử dụng một mẫu riêng lẻ trong một lô, điều này có thể phù hợp hoặc không, tùy vào bản chất của lô sản phẩm. Trong những trường hợp này, quá trình lấy mẫu cần có sự xem xét, đánh giá tốt về mặt kỹ thuật. Trong nhiều trường hợp khác, đặc điểm của sản phẩm có thể hình thành một quy trình chặt chẽ. Cấu trúc của hạt luôn không đẳng hướng, việc sử dụng chỉ một mặt phẳng định hướng thẳng góc trục biến dạng, để phân tích thường gây hiểu nhầm. Nếu hạt bị biến dạng dài ra cùng với quá trình thao tác, mặt cắt ngang thường cho ta thấy rằng hạt có hình dạng định hướng và kích thước nhỏ hơn so với hạt thực tế. Để nghiên cứu về biến dạng lên kích cỡ hạt trong vật liệu rèn, cần có ít nhất là 2 quá trình cắt – một là thẳng góc với hướng biến dạng, hai là song song với hướng biến dạng.
NHỮNG MỤC TIÊU KHI CHUẨN BỊ MẪU
Quy trình chuẩn bị mẫu và mẫu sau khi được chuẩn bị cần có những đặc điểm sau để có thể xem được cấu trúc thật sự :
* Những biến dạng phát sinh trong quá trình cắt, mài và đánh bóng mẫu cần được loại bỏ hoặc được san bằng đến một kích cỡ đủ để khử bằng chất tẩm thực
* Những vết mài thô phải được loại bỏ, vết xước khi đánh bóng tế vi có thể cho phép trong công việc sản xuất.
* Các hiện tượng lồi, lỗ hỏng, nứt và biến cứng hạt, nhiễm bẩn cùng các thành phần lạ khi chuẩn bị mẫu cần được tránh né.
* Hiện tượng nhấp nhô (sự chênh lệch lớn về độ cao giữa các thành phần cấu trúc có độ cứng khác nhau) phải được giảm thiểu; mặt khác những phần hình ảnh sẽ bị mất nét ở chế độ phóng đại cao
* Bề mặt phải phẳng, đặc biệt là ở các đường biên (nếu nó mang thành phần cần phân tích), nếu không đường biên sẽ không xuất hiện trên hình ảnh xuất ra.
* Bề mặt được mạ phủ phải được giữ phẳng nếu lớp mạ phủ cần được phân tích, đo lường và chụp lại.
* Mẫu phải được rửa sạch giữa các bước chuẩn bị, sau khi chuẩn bị xong và sau khi được tẩm thực
* Chất tẩm thực phải được lựa chọn bao quát hoặc chọn lọc tùy vào công dụng (chỉ làm rõ pha hay thành phần cấu tử, hoặc ít nhất tạo ra độ tương phản và màu sắc khác nhau giữa hai hay nhiều pha), tùy thuộc vào mục đích khảo sát, và phải tạo ra các đường biên pha, hình ảnh pha hoặc đường biên hạt rõ ràng và cho độ tương phản cao.
Kết hợp các đặc điểm trên sẽ cho phép ta quan sát cấu trúc tế vi thật sự và đưa ra kết luận, đo đạc và lưu trữ. Phương pháp chuẩn bị mẫu phải được đơn giản hóa hết mức có thể, xuất ra kết quả chất lượng cao và ổn định trong khoảng thời gian ngắn nhất, chi phí thấp nhất và có thể lặp lại được.
Quá trình chuẩn bị mẫu kim loại thường yêu cầu 5 công đoạn chính : (a) cắt mẫu, (b) đúc mẫu (tùy chọn), (c) mài mẫu, (d) đánh bóng mẫu và (e) tẩm thực (tùy chọn)
SỰ CẢI TIẾN PHƯƠNG PHÁP VÀ SUMMET
Buehler với kinh nghiệm gần 80 năm trong ngành chuẩn bị mẫu, chúng tôi tổng hợp các kinh nghiệm, thử nghiệm với sự nghiên cứu của các chuyên gia kim tương hàng đầu trên thế giới để thiết lập được các phương pháp chuẩn bị mẫu cho các nhóm vật liệu hay các vật liệu cụ thể riêng như kim loại đen, kim loại màu, gốm sứ, composit, v.v…. với các bước thực hiện đã được rút ngắn nhất có thể và mang lại kết quả mỹ mãn cho khách hàng.
Các lý thuyết cũng như qui trình được tổng hợp rất cụ thể trong tài liệu SUMMET. Nếu quý khách hàng có quan tâm đến tài liệu trên vui lòng đăng nhập E-Club của www.buehler.com cho phiên bản tiếng Anh hoặc liên hệ chúng tôi để tải tài liệu tiếng Việt.
Email: inquiry@vnmicrostructure.com
