ما هو التحليل المعدني؟
التحليل الميتالوغرافي هو الفحص المجهري للعينة بعد تقطيعها وتركيبها وطحنها وصقلها وحفرها باستخدام كاشف مناسب. يصبح تاريخ المعالجة الحرارية للمادة وبنية الحبوب وتوزيع الطور والعيوب واضحًا في هذا الفحص.
الغرض من التحليل المعدني
والغرض من ذلك هو معرفة السبب الهيكلي وراء الأرقام التي تعطيها الاختبارات الميكانيكية. لا يمكن تفسير الصلابة أو الهشاشة غير المتوقعة في كثير من الأحيان إلا من خلال فحص البنية المجهرية.
على أي منتجات يُطبَّق التحليل المعدني؟
- أجزاء من الفولاذ المعالج بالحرارة
- المفاصل الملحومة
- المسبوكات والمطروقات
- الأسطح المكربنة والنتريدية
- عينات تحليل الفشل
في أي قطاعات يُستخدم التحليل المعدني؟
المواصفات المتعلقة بـ التحليل المعدني
- ASTM E3 (تحضير العينات المعدنية)
- ASTM E112 (تحديد متوسط حجم الحبوب)
- ISO 643 (حجم الحبوب من الحديد أو الأوستنيتي في الفولاذ)
- ISO 3887 (تحديد عمق إزالة الكربنة في الفولاذ)
- ISO 17639 (الفحص العياني والمجهري للحامات)
شروط التحليل المعدني
- Kesme
- قطع التبريد الذي يمنع التسخين؛ لا ينبغي أن يتغير الهيكل
- تحضير
- الخبز والصنفرة والتلميع التدريجي
- النقش
- النقش والوقت المناسب للمادة
- فحص
- عند التكبير المناسب في المجهر الضوئي؛ SEM إذا لزم الأمر
جهاز التحليل المعدني
- آلة القطع المبردة
- تصاعد الصحافة
- آلة طحن وتلميع
- النقش الإعداد وغطاء الدخان
- المجهر الضوئي ونظام تحليل الصور
- اختبار الصلابة الدقيقة (تكميلي)
متطلبات العينة لـ التحليل المعدني
- ويجب أخذ العينة بحيث تمثل الدفعة أو عملية الإنتاج.
- يجب ذكر وصف العينة ونوع المادة واتجاه الإنتاج إن وجد.
- ويجب تقديم المعيار الذي سيتم تطبيقه وأي مواصفات خاصة بالعميل مع العينة.
- قد يكون الاختبار مدمرا؛ ويجب تأكيد العدد المطلوب من العينات مقدما.
- يجب حماية الأسطح التي سيتم اختبارها أثناء النقل.
مدة التحليل المعدني
يتم إكمال العينة بشكل عام خلال يوم أو يومين عمل بما في ذلك الإعداد والفحص.
إجراء التحليل المعدني
- 1يتم تحديد القسم المراد فحصه وتقطيع العينة بالتبريد.
- 2يتم تركيب العينة.
- 3يتم تنفيذ الطحن والتلميع التدريجي.
- 4يتم حفره بكاشف مناسب وغسله.
- 5ويتم فحصه تحت المجهر بتكبيرات مختلفة.
- 6يتم قياس حجم الحبوب، وجزء الطور، أو عمق الطبقة.
- 7يتم الإبلاغ عن الصور على نطاق واسع.
معايير قبول التحليل المعدني
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. ويأتي حد القبول من معيار المادة أو المنتج، أو مواصفات العميل، أو اللوائح ذات الصلة؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي حدًا رقميًا.
تقييم النتائج
يعتمد التقييم على مقارنة الهيكل المرصود بالهيكل المحدد في معيار المادة أو المواصفات. يتم إعطاء كميات مثل حجم الحبوب وعمق إزالة الكربنة عدديا؛ حد القبول يأتي من معيار المنتج.
تقرير التحليل المعدني
- وصف العينة ومعلومات المادة/المنتج ورقم الدفعة إن وجدت
- طريقة تحضير العينة وشروط التكييف
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- الأداة المستخدمة وحالة المعايرة
- نتائج القياس والوحدات
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
- الاتحاد الأوروبي 765/2008 (إطار مراقبة السوق والاعتماد)
- لوائح المنتج ذات الصلة ومواصفات العملاء
اختبارات المعادن والمعادن الفلزية — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار التحليل المعدني؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات المعادن والمعادن التعدينية الحمل الذي يمكن أن يتحمله معدن أو وصلة لحام، وطريقة انهياره وبنيته الداخلية. غالبًا ما يتعلق ناتج هذه العائلة ليس بالمنتج نفسه بل بهوية المادة: هل الفولاذ فعلًا من الدرجة المعلنة، وهل يعطي درز اللحام المتانة التي يفترضها التصميم، وهل يحتوي المسبوك على عيب داخلي غير مقبول؟
تنبع الأهمية العملية لهذا المجال من أن الجزء المعدني نادرًا ما يفشل تدريجيًا. الجزء البلاستيكي يتشوه ويشيخ ويتشقق وعادة ما يعطي إنذارًا. أما درز اللحام أو عنصر التثبيت فغالبًا ما ينكسر دون إنذار - خاصة عند وجود الكلل والكسر الهش. لهذا السبب، في مجالات مثل معدات الضغط ومعدات الرفع والفولاذ الإنشائي وخطوط الأنابيب، يكون اختبار المواد متطلبًا تنظيميًا وليس تصميميًا.
تجمع هذه العائلة بين ثلاث مجموعات من الطرق، وتجيب كل منها عن سؤال مختلف. تقيس الاختبارات الميكانيكية سلوك المادة تحت الحمل كميًا. يبحث الفحص غير الإتلافي عن العيوب دون إتلاف الجزء. أما التحليل المعدني والكيميائي فيفسران سبب سلوك المادة على هذا النحو - عبر بنية الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وتركيب السبيكة.
لا يأتي معيار قبول هذه الاختبارات تقريبًا أبدًا من معيار الاختبار نفسه، وهذا هو مفتاح فهم هذا المجال. يوضح معيار الاختبار كيفية إجراء القياس؛ أما القيم المقبولة فتأتي من معيار المنتج أو درجة المادة أو كود التصنيع. يوضح ISO 6892-1 كيفية إجراء اختبار الشد؛ ويحدد EN 10025 قيمة إجهاد الخضوع التي يجب أن يقدمها ذلك الفولاذ. عند قراءة تقرير، من الضروري معرفة معيار المنتج الذي قُيِّم على أساسه.
أخذ العينات جزء لا ينفصل عن النتيجة في هذا المجال. قد تعطي عينتان مأخوذتان من نفس الصبة قيمًا مختلفة حسب اتجاه وموقع الأخذ؛ وفي المنتجات المدرفلة، تنتج العينات الموازية والعمودية لاتجاه الدرفلة نتائج مختلفة. لذلك تنظم معايير المنتج أيضًا موقع واتجاه أخذ العينات، ويجب أن يوثق التقرير ذلك.
مجموعات الطرق في هذا المجال
الاختبارات الميكانيكية
الشد والضغط والانحناء وصدمة الشق (شاربي) والصلادة (برينل، فيكرز، روكويل) والكلل والزحف وصلابة الكسر. تعطي سلوك المادة تحت الحمل بشكل رقمي.
الفحص غير الإتلافي
التصوير الشعاعي والفحص بالموجات فوق الصوتية والفحص بالسوائل النافذة والفحص بالجسيمات المغناطيسية والفحص البصري. يبحث عن عيوب سطحية وداخلية دون إتلاف الجزء وهو خطوة لا غنى عنها في التصنيع الملحوم.
التحليل المعدني
تحضير العينة والحفر الكيميائي والفحص المجهري. يتم تقييم حجم الحبيبات وتوزيع الأطوار ومحتوى الشوائب وعمق التصليب بالكربنة ومنطقة التأثر الحراري باللحام.
التحليل الكيميائي
يتم التحقق من تركيب السبيكة بمطيافية الانبعاث الضوئي والكيمياء الرطبة؛ ويمر تأكيد درجة المادة عبر هذه الخطوة.
سلوك التآكل
اختبارات الرذاذ الملحي والتآكل الحفري والشقي والتآكل بين الحبيبي. في الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن تشير إلى جودة المعالجة الحرارية.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- شهادة المادة (مثل EN 10204 3.1) ليست تقرير اختبار؛ بل هي إقرار من الصانع. في التطبيقات الحرجة يجرى تحقق مستقل، ويجب عدم الخلط بين الاثنين.
- تقيس اختبارات الشد وفق ASTM وISO نفس المقادير لكن بهندسات عينات مختلفة؛ ولا تُعتبر النتائج متكافئة مباشرة، ويُطبَّق ما تطلبه المواصفة.
- جداول التحويل بين الصلادة والمتانة تقريبية. حساب إجهاد الخضوع من الصلادة ليس دليلًا كافيًا لقبول المادة.
- في الفحص غير الإتلافي، عبارة "لم يُعثر على عيب" لا تعني عدم وجود عيب؛ فقد توجد عيوب دون حد الكشف الخاص بالطريقة. يجب أن يذكر التقرير الطريقة المطبقة ومستوى الحساسية.
- اجتياز درز اللحام لا يثبت تأهل اللحّام أو الإجراء؛ فهما عمليتان منفصلتان.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- التحقق من شهادة المادة وقبول المواد الواردة
- اعتماد التصنيع الملحوم؛ تأهيل اللحّام والإجراء
- مراقبة تصنيع معدات الضغط والعناصر الإنشائية
- تحليل الأعطال وتحديد السبب الجذري للأضرار الميدانية
- التحقق من عمليات المعالجة الحرارية ومعالجة السطح
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول التحليل المعدني
هل يؤثر تحضير العينة على النتيجة؟
ويؤثر عليه بشكل مباشر. يمكن أن يؤدي القطع الذي يسخن العينة، أو خطوة الطحن المفرطة الضغط، أو النقش الخاطئ إلى تغيير الهيكل أو إخفائه. ولذلك يتم الإعداد وفقًا للمعايير المذكورة في التقرير.
ماذا يتم فعله إذا كان المجهر الضوئي غير كافي؟
يتم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) للهياكل الدقيقة جدًا وأسطح الكسر؛ يتم استخدام EDS بجانبه إذا كانت هناك حاجة إلى توزيع العناصر.