Esami metallografici 2018-08-23T11:54:08+00:00

Esami metallografici

Esame microscopico

♦ Vuoi essere sicuro che la struttura metallografica del tuo acciaio è conforme alle specifiche automotive ma non puoi aspettare per giorni gli esiti delle prove?

♦ Devi verificare la bontà di un trattamento termico, di un processo di trasformazione di una lega metallica,  just in time per non bloccare la produzione?

♦ Hai bisogno di verificare l’assenza di decarburazione, inclusioni, strutture metallografiche non adatte ai tuoi componenti ma hai fretta di ricevere i risultati?

MotivexLab® AutoMotive Test Express ti consegna i risultati dell’esame microscopico dei materiali metallici sulla tua scrivania in 24 ore, o è gratis.

Se ricevi in 24 ore gli esiti delle analisi micrografiche:

  • puoi gestire le tue azioni di controllo della qualità senza l’ansia di sollecitare i risultati al laboratorio;
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E lo puoi fare subito, risparmiando tempo, soldi e stress.

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Per poter garantire a tutti i nostri clienti i tempi di consegna però, dobbiamo necessariamente chiudere le accettazioni dei campioni non appena raggiungiamo il limite massimo.

Per cui, se non sei tra i primi che ne fanno richiesta, siamo obbligati a non accettare il tuo materiale, perché con noi tutti devono avere la certezza della consegna dei report in 24 ore.

L’esame metallografico mediante microscopia ottica consiste nell’osservazione della microstruttura degli acciai dopo lucidatura ed attacco metallografico secondo le norme UNI 3137 (Esame microscopico dei materiali ferrosi.

Prelievo dei saggi e delle provette, preparazione ed attacco delle provette (reattivi di attacco). – Microscopic examination of ferrous materials. Cutting of samples and specimens, preparation and etching of specimens (etching reagents) ed ASTM E407 (Standard practice for microetching metals and alloys), delle ghise (ghisa lamellare, ghisa grigia, ghisa duttile, ghisa sferoidale, ghisa nodulare), delle leghe di alluminio, delle leghe di zinco, del rame e sue leghe, titanio e sue leghe, nichel e sue leghe ed in generale su tutti i materiali metallici.

I campioni sono preparati seguendo le linee guida della norma ASTM E3 (Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimen).

Il procedimento consiste nella preparazione di un provino che viene inglobato in una resina polimerica termoindurente, ed in seguito lucidato a specchio utilizzando delle carte abrasive a base di carburo di silicio aventi una grana via via più fine.

Una volta terminata la preparazione, il provino viene sottoposto ad attacco mediante reattivi chimici specifici; ad esempio per l’osservazione della struttura di acciai basso legati e ghise si usa il Nital 4 che è una soluzione di etanolo ed acido nitrico al 4%.

Nel caso di acciai alto legati o leghe particolarmente resistenti (nickel) si utilizza invece l’acqua regia (1 parte di acido nitrico + 3 parti di acido cloridrico).

Per il rame e le sue leghe si utilizza cloruro ferrico, mentre per l’alluminio si usa idrossido di sodio (NaOH) oppure reagenti specifici come Kroll’s o Kellers per le leghe serie 6000 e 7000.

L’obiettivo dell’attacco è quello di mettere in risalto la struttura del materiale creando una lieve corrosione superficiale, in modo che essa sia osservabile e valutabile mediante esame microscopico.

Al termine dell’attacco il provino viene quindi asciugato ed è pronto per essere osservato al microscopio; al termine dell’analisi è possibile determinare svariate caratteristiche del materiale in analisi come ad esempio dimensione, orientamento, distribuzione del grano ferritico o austenitico, caratteristiche strutturali, verifica di eventuali trattamenti termici, classificazione della ghisa in sferoidale o lamellare, eventuali disomogeneità strutturali ecc, il tutto potendo sfruttare ingrandimenti compresi tra 50x e 1000x adatti a coprire qualsiasi esigenza.

Confrontando forma e dimensione dei grani di un dato materiale, ad esempio, è possibile determinarne la conformità alle normative nazionali, internazionali e capitolati tecnici dei costruttori di auto.

L’osservazione micrografica permette di valutare inoltre la struttura di materiali sottoposti a trattamenti termici massivi come normalizzazione (ferrite – perlite), ricottura (perlite globulare), oppure bonifica (sorbite o martensite rinvenuta) e la struttura derivante da trattamenti termici superficiali: martensite nel trattamento di tempra o cementazione, nitruri nel trattamento di nitrurazione, coltre bianca ecc.

L’analisi metallografica può mettere in evidenza difettosità del materiale derivanti dal ciclo produttivo, quali inclusioni non metalliche di ossidi e solfuri, bandeggiature nella distribuzione ferrite – perlite, deformazione dei grani ferritici, decarburazione superficiale dovuta all’abbassamento del tenore di carbonio o ancora precipitazione di carburi di cromo a bordo grano negli acciai austenitici.

Tutte queste anomalie si traducono in problematiche che possono alterare la performance e la funzionalità in esercizio di manufatti metallici, possono alterarne la lavorabilità o arrivare alla rottura del componente per la ridotta resistenza a fatica che ne deriva.

Se le scopri subito, grazie ai report consegnati in 24 ore, limiti i danni.

I principali metodi di prova richiesti dai capitolati tecnici del settore automotive sono:

  • Misurazione dello spessore del rivestimento, secondo la norma UNI EN ISO 1463 (Rivestimenti metallici e strati di ossido – Misurazione dello spessore del rivestimento – Metodo microscopico Metallic and oxide coatings – Measurement of coating thickness – Microscopical method).
    Tale prova permette la misurazione locale dei rivestimenti metallici su sezioni trasversali ortogonali alla superficie; è possibile eseguire misurazioni su zincatura, cromatura, nichelatura, stagnatura, cataforesi, verniciatura, anodizzazioni.In particolare nel caso della verniciatura è possibile, mediante ingrandimenti fino a 1000x, effettuare l’identificazione e la misurazione di tutti gli spessori caratteristici.
  • Analisi microstrutturale della ghisa (secondo la norma UNI EN ISO 945-1 – Microstruttura della ghisa – Classificazione della grafite
    mediante analisi visuale – Microstructure of cast irons – Part 1: Graphite classification by visual analysis), con classificazione dei parametri di forma, distribuzione e della dimensione delle lamelle o degli sferoidi di grafite all’interno della matrice perlitica o ferritica.
  • Determinazione della grossezza del grano ferritico o austenitico (secondo la norma UNI EN ISO 643 – Acciai – Determinazione micrografica della grossezza apparente del grano – Steels – Micrographic determination of the apparent grain size).
    La prova permette di classificare la dimensione del grano su una sezione piana trasversale lucidata del provino per valutare l’indice della dimensione del grano (inteso come una struttura cristallina cubica a corpo centrato). Nel caso del grano austenitico (acciai da cementazione o da bonifica) si procede alla valutazione dell’indice di grossezza del grano dopo trattamenti termici eseguiti in microforno termostatato MacQuaid per ottenere l’austenitizzazione del materiale.
  • Esame microscopico delle saldature, secondo la norma UNI EN ISO 17639 che ha sostituito la norma UNI EN 1321 (Prove distruttive sulle saldature di materiali metallici. Esame macroscopico e microscopico delle saldature – Destructive tests on welds in metallic materials. Macroscopic and microscopic examination of welds ).
    La prova consiste nel valutare la presenza di eventuali imperfezioni e difettosità nelle saldature o giunto saldato lungo la sua sezione trasversale; possono essere individuati, ad esempio, cricche a freddo, cricche a caldo (hot cracks), strappi lamellari, delaminazione, cavità, inclusioni, mancanze di fusione/penetrazione, forma geometrica non idonea, contorno e struttura del grano, struttura di solidificazione, direzione dei grani e delle fibre, segregazioni, precipitati, effetti meccanici/termici, e tutte le altre possibili informazioni riguardanti la saldatura analizzata.
  • Valutazione delle inclusioni non metalliche negli acciai secondo tutti gli standard attualmente utilizzati per questo tipo di analisi, in particolare secondo le norme ISO 4967 (Steel – Determination of content of non-metallic inclusions – Micrographic method using standard diagrams), UNI 3244 (Valutazione delle inclusioni non metalliche negli acciai mediante immagini tipo), DIN 50602 (Metallographic examination; microscopic examination of special steels using standard diagrams to assess the content of non-metallic inclusions) e ASTM E45 (Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel).
    Questi standard permettono di conoscere il livello inclusionale o micro purezza di un materiale metallico osservando la quantità di inclusioni presenti tali inclusioni si dividono in solfuri di forma allungata, ossidi frammentati allineati tipo allumina, ossidi di forma allungata tipo silicato e ossidi di forma globulare dispersa e vengono classificate secondo i metodi del campo peggiore o dei gradi massimi (metodo A o metodo M), il metodo degli indici di sommatoria secondo un grado minimo prefissato (metodo K2 o K4) oppure il metodo JK (Jernkontoret).
  • Determinazione e classificazione del grado di bandeggiatura, secondo la norma UNI 8449 (Esame microscopico dei materiali ferrosi. Classificazione della struttura a bande negli acciai da cementazione – Microscopical examination of ferrous materials. Classification of banded structure in case hardening steel), secondo ASTM E1268 (Standard Practice for Assessing the Degree of Banding or Orientation of Microstructures).
    La norma UNI 8449 prevede una valutazione esclusivamente morfologica della distribuzione direzionale (bande) della ferrite e della perlite negli acciai mediante il confronto con immagini tipo, mentre la norma ASTM E1268 prevede un affidabile metodo di valutazione basato sull’effettuazione di un conteggio visivo delle bande mediante apposite griglie.
  • Controllo microscopico della formazione di carburi negli acciai, secondo la norma SEP 1520 (Mikroskopische Prüfung der Karbidausbildung in Stählen).
    Con questa metodologia si classifica la morfologia dei carburi mediante esame microscopico. Il metodo si basa su una serie di immagini tipo che includono la classificazione della forma, posizione, dimensione e quantità (serie da 1 a 7 ovvero serie FA, serie CG, serie PA, serie CN, serie CZ).

Se hai delle richieste particolari chiamaci allo 011 93 70 516 oppure scrivile nel modulo qui sotto, ti contatterà un addetto all’accettazione dei campioni e valuterà insieme a te la fattibilità, senza impegno.

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Esame macroscopico

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L’esame macroscopico consiste nell’osservazione della superficie di analisi con o senza attacco chimico mediante stereo microscopio con ingrandimenti possibili fino a 60x.

Gli esami macrografici hanno diverse applicazioni, come ad esempio l’osservazione di una superficie di frattura, l’analisi di una saldatura oppure l’osservazione di strutture, inclusioni, cricche.

La macrografia viene utilizzata per analizzare le saldature, secondo la norma UNI EN ISO 17639 (ex UNI EN 1321).

La prova consiste nel valutare la presenza di imperfezioni e difettosità macroscopiche e soprattutto le caratteristiche geometriche del cordone di saldatura.

Le caratteristiche geometriche valutate sono quelle stabilite dalla norma di prodotto.

Nel campo automotive le caratteristiche normalmente misurate sono l’altezza del cordone, i lati fusi del cordone, la profondità di fusione o penetrazione del cordone nelle lamiere, il diametro e la penetrazione del nocciolo. I capitolati più diffusi sono ad esempio FIAT 9.50170 per i giunti saldati ad arco elettrico e a gas oppure capitolato FIAT 9.50171 per la saldatura elettrica per resistenza a sovrapposizione).

Sempre nel settore automotive esistono altri capitolati relativi alla procedura e alla valutazione dell’esame macroscopico delle saldatura come ad esempio la norma IVECO 18-0600; OMR ST-010; VW 01103, VW 01106, VW 01107; BMW GS960002; GMW14057;VOLVO VCS 5605,5159.

In ambito internazionale le anomalie o imperfezioni nelle saldature, vengono definite nella norma UNI EN ISO 6520-1 (Saldatura e procedimenti connessi – Classificazione delle imperfezioni geometriche nei materiali metallici – Welding and allied processes – Classification of geometric imperfections in metallic materials) e descritte come cricche, porosità, cavità, inclusioni solide, mancanza di fusione e penetrazione ecc..

Le anomalie rilevate vengono poi confrontate con i livelli di qualità definiti per esempio dalla norma UNI EN ISO 5817. (Saldatura. Giunti saldati per fusione di acciaio, nichel, titanio e loro leghe (esclusa la saldatura a fascio di energia). Livelli di qualità delle imperfezioni – Welding. Fusion-welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys (beam welding excluded).Quality levels for imperfections) .

L’esame macroscopico delle saldature è una delle prove di qualifica dei procedimenti di saldatura, secondo la norma UNI EN ISO 15614 (Specificazione e qualificazione delle procedure di saldatura per materiali metallici – Specification and qualification of welding procedures for metallic materials), o per qualificare i singoli saldatori, secondo la norma UNI EN ISO 9606. (Prove di qualificazione per i saldatori. Saldatura per fusione – Qualification testing of welders. Fusion welding).

Presso MotivexLab® è anche possibile eseguire esami macrografici secondo la norma UNI 3138 (Esame macroscopico dei materiali ferrosi. Prelievo dei saggi e delle provette, preparazione ed attacco delle provette (reagenti di attacco) – Macroscopic examination of ferrous materials – Cutting of samples and testpieces, preparation and etching of testpieces (etching reagents)) e ASTM E381 (Standard method of macroetch testing steel bars, billets, blooms and forgings) per la valutazione della disposizione delle fibre (grain flow o fiber flow) nelle fusioni, per mettere in evidenza difetti superficiali, segregazioni, cricche, inclusioni e porosità, utilizzando svariati reattivi di attacco come per esempio acido cloridrico, acido nitrico, acqua regia, persolfato di ammonio.

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