بررسی میکروسکوپی نوری LM و روبشی SEM
اهمیت ریز ساختار در خواص فلزات و آلیاژ ها از دیرباز شناخته شده است . اندازه دانه ، دوقلویی ها و اندازه آنها، شکل و توزیع ذرات فاز دوم و … در تعیین رفتار اکثر فلزات مهم هستند. بنابراین ، شناسایی ریزساختارها با میکروسکوپ نوری ضروری است.پارامتر هایی به جهت کنترل فرآیند برای دستیابی به اندازه دانه های خاص توسعه داده شده اند .
این بخش در میکروآنالیز عمدتاً بر روی روش میکروسکوپ نوری و یا SEM در فرکتوگرافی تمرکز دارد .حد بالایی بزرگنمایی مفید در یک میکروسکوپ نوری تقریباً 1500X است و محدودیت های اساسی در سیستم های نوری، برای وضوح تصویر در مقیاس های 0.2 میکرومتر یا کمتر وجود دارد . بنابراین ، میکروسکوپ نوری عمدتاً برای بررسی ساختار های دانه و مورفولوژی ذرات بزرگ فاز دوم استفاده می‌شود . با این حال، بسیاری از ویژگی های ریزساختاری دیگر که برای مشاهده با میکروسکوپ نوری بسیار کوچک هستند ، نیز می‌توانند بر خواص فلزات و آلیاژها تأثیر بگذارند .
محدودیت هایی در بررسی ویژگی های ریزساختاری مانند نابجایی ها ، انواع متعدد ذرات فاز دوم ، ساختارهای اسپینودال و منظم ، و بسیاری از جنبه های ساختارهای مارتنزیتی در بررسی با استفاده از میکروسکوپ نوری وجود دارد. این ویژگی ها نیاز به بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی دارد. توصیف نوری (سبک) ریزساختارهای فلزات و آلیاژها ، شامل شناسایی و اندازه گیری فازها ، رسوبات و اجزاء تشکیل دهنده و تعیین اندازه و شکل دانه ها ، میزان دو قلویی و برخی از خصوصیات مرز های دانه است و سایر عیوب قابل مشاهده در فلزات و آلیاژها، ریزساختارهای انجماد، تبدیل حالت جامد، تغییر شکل و بازپخت هستند .جهت گیری دانه نیز هنگام مشخص کردن ریزساختار یک ماده مهم است. ویژگی های ریزساختاری در سه بعد وجود دارد ، در حالی که مشاهدات متالوگرافی معمولاً تنها دو بعد را نشان می دهد. بنابراین ، مطالعه موثر اغلب به مشاهدات ریزساختاری در دو یا چند جهت نیاز دارد.
به عنوان مثال ، شکل های ” الف” و “ب” ارزش مشاهده ریزساختار را در چندین جهت نشان می دهد.
بررسی میکروسکوپی سطح شکستگی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و در برخی موارد با میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) به بهترین شکل انجام می شود. SEM عمق فوکوس خوبی را برای مشاهده ویژگی های توپولوژیکی سطح شکست فراهم می کند.ابزار های SEM مدرن معمولاً دارای پیوست های طیف سنجی اشعه ایکس هستند که امکان تجزیه و تحلیل عنصری اجزای تشکیل دهنده روی (یا نزدیک) سطح نمونه را فراهم می کند. این می تواند در تحلیل شکست بسیار مفید باشد.با این حال ، عدم دسترسی به یک SEM یا TEM نباید به عنوان یک مانع فلج کننده برای انجام تجزیه و تحلیل شکست در نظر گرفته شود، زیرا چنین کاری قبل از توسعه این ابزار ها با موفقیت انجام شده است .
در بسیاری از مطالعات، چنین تجهیزاتی مورد نیاز نیستند ، در حالی که در موارد دیگر ، ابزار بسیار مهمی هستند . در بیشتر موارد ، میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نوری باید به عنوان ابزار مکمل در نظر گرفته شوند . بررسی ریز ساختاری را می توان با SEM در همان محدوده بزرگنمایی میکروسکوپ نوری (LM) انجام داد ، اما بررسی با دومی کارآمدتر است . مکانیسم های کنتراست برای مشاهده ریز ساختارها برای LM و SEM متفاوت است . بسیاری از ریز ساختارها ، به عنوان مثال ، مارتنزیت تمپر شده ، کنتراست ضعیفی را در SEM نشان می دهند و به بهترین وجه توسط میکروسکوپ نوری مشاهده می شوند . هنگامی که کنتراست عدد اتمی یا کنتراست تو پوگرافی قوی باشد، SEM تصاویر ساختاری خوبی ارائه می دهد . باز هم ، به دلیل محدودیت ها و مزایای هر ابزار ، آنها به جای ابزار رقابتی، مکمل یکدیگر هستند. همه مطالعات ریز ساختارها و شکستگی ها باید با کمترین میزان بزرگنمایی، یعنی چشم غیر مسلح انسان شروع شود و به سمت بالا پیش برود، ابتدا از استریومیکروسکوپ برای شکستگی‌ها و از LM برای مسیر شکست و مطالعات ریزساختاری ، قبل از استفاده از تجهیزات متالوگرافی الکترونی استفاده شود .
