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ANALISI CON MICROSCOPIO OTTICO METALLOGRAFICO
Metallografia ottica (analisi metallografiche)
Le analisi metallografiche condotte in microscopia ottica costituiscono spesso un elemento indispensabile per una corretta failure anlysis. L'operazione preliminare per effettuare un'analisi metallografica è eseguire una sezione del campione e prepararla opportunamente. Ciò rende possibile osservare la struttura interna di un materiale metallico o ceramico, utilizzando la metallografia ottica. In questo caso possono essere evidenziati difetti, aspetti microstrutturali ed eventuali caratteristiche anomale. Tutte queste informazioni costituiranno i dati di partenza per effettuare la failure analysis. Le analisi, condotte mediante il microscopio ottico metallografico, possono avere diversi obiettivi: determinare la conformità delle microstrutture alle specifiche, individuare difetti e comprenderne la genesi, verificare la correttezza di trattamenti termici subiti, studiare cause e presenza di fenomeni di degrado (corrosione). Spesso le analisi condotte in metallografia ottica devono essere affiancate ad analisi microstrutturali condotte mediante il microscopio elettronico a scansione. Quest'ultimo è uno degli strumenti più versatili applicati nella failure analysis.
ESEMPI:
L'immagine al microscopio ottico metallografico mette in evidenza le fasi ed i costituenti strutturali di questo acciaio al carbonio (diversi colori e morfologie). La metallografia ottica permette di studiare la distribuzione di questi costituenti, le loro dimensioni e percentuali volumetriche. E' così possibile evidenziare eventuali anomalie che possono causare problemi durante l'impiego del materiale. La verifica della conformità microstrutturale di un materiale è uno dei primi passi da compiere durante una failure analysis.
La micrografia ottica mostra l'aspetto di una filettatura realizzata in superlega a base nichel. E' visibile l'effetto sul materiale della lavorazione meccanica eseguita per ottenere il filetto. La freccia indica una cricca che si è aperta, durante l'impiego, sul fondo del filetto. La sua modalità di propagazione lungo i bordi dei grani cristallini è utile per comprendere le cause della rottura. In questo caso l'analisi metallografica viene applicata allo studio delle cause di rottura del materiale.
La sezione metallografica di questo ottone mostra un tipico degrado per corrosione. La corrosione si manifesta come una perdita di zinco dalla lega. Le zone degradate rimangono arricchite in rame (aree rossastre). L'analisi metallografica è applicata allo studio del degrado del materiale durante l'esercizio. Abbinando queste osservazioni ad altre eseguite mediante la microanalisi elettronica, è possibile completare il quadro della fenomenologia di corrosione in atto e concludere il percorso della failure analysis.
Sezione metallografica di una barra in acciaio temprata in superficie per induzione. L'analisi metallografica consente di verificare gli spessori di tempra e di individuare eventuali anomalie. La zona temprata è quella più scura. Le frecce mettono in evidenza una cricca di tempra.
La metallografia ottica può anche essere applicata a materiali ceramici. In questo esempio si osserva l'interfaccia tra una lega non ferrosa (in basso) ed un suo rivestimento ceramico (sopra). L'analisi metallografica permette lo studio dell'interfaccia tra i due materiali. E' così possibile evidenziare difetti (bolle, cricche, ecc..) che possono influenzare negativamente l'impiego del manufatto. Il microscopio ottico metallografico consente anche lo studio dei difetti nello strato ceramico, nonché l'analisi della sua microstruttura.
Il degrado dei materiali metallici può essere studiato grazie alla metallografia ottica. Nell'esempio è riportata una micrografia ottica relativa ad un acciaio inossidabile degradato per corrosione da cloruri. L'analisi metallografica rende possibile lo studio della corrosione e, in abbinamento con la microanalisi elettronica, la determinazione delle cause del danneggiamento.
Metallografia ottica su una sezione trasversale di barra grezza in lega non ferrosa. La microstruttura è importante ai fini del successivo ciclo di lavorazione (trafilatura, laminazione, ecc..). Il controllo dei parametri di processo permette, insieme all'analisi metallografica, di ottimizzare le caratteristiche microstrutturali del semilavorato.
