• Galeria4
  • Galeria3
  • Galeria7
  • Galeria6
  • Galeria5
  • Galeria8
  • Galeria9
  • Galeria1

Galeria ta powstała aby pokazać, że metalografia to nie tylko dziedzina nauki i techniki ale również w pewnym sensie sztuka. Połączenie odpowiednich technik preparatyki, trawienia oraz obserwacji umożliwia wydobycie piękna zaklętego w metalu niewidocznego gołym okiem. Otrzymane obrazy struktur zadziwiające paletą barw, kształtów i pięknem symetrii przywodzą na myśl dzieła sztuki stworzone przez artystów awangardowych. W tym przypadku jednak malarzem są zjawiska fizykochemiczne związanie z krystalizacją czy przemianami a pędzlem dłonie metalografa, który przy odrobinie szczęścia i wiedzy potrafi to piękno wydobyć.

Cart

Meteoryt żelazny (heksaedryt)

Zdjęcia mikrostruktur fragmentu żelaznego meteorytu Campo del Cielo. Badany okaz o masie 4,35 grama i średnicy 9 ÷ 13 mm jest fragmentem meteoroidu, którego spadek nastąpił około 3950 lat temu, na północnym obszarze dzisiejszej Argentyny. Badany okruch w przybliżeniu składa się z 95% z żelaza oraz 5% z niklu. Na podstawie średniego składu chemicznego oraz morfologii struktury okaz można zakwalifikować jako heksaedryt. Badany fragment to jeden krystalit kamacytu z widocznymi licznymi liniami Neumanna oraz kilkoma inkluzjami. Badaną próbkę wytrawiono klasycznie nitalem oraz odczynnikiem Klemm’a II który umożliwia otrzymanie mikrostruktury barwnej.

Nomenklatura stosowana w opisie składników fazowych i strukturalnych w meteorytach jest odmienna od używanej w metaloznawstwie. W przypadku meteorytów żelaznych wiele obserwowanych składników struktury jest również obserwowanych w stalach. Z powodu nazw pochodzących od minerałów dla osób obeznanych z nazwami składników struktury występującymi w stalach opis budowy struktury meteorytów może być całkowicie niejasny. Tak jak przyziemna stal w zależności od składu chemicznego i temperatury może występować w postaci ferrytu i austenitu w przypadku meteorytu fazy te (minerały) nazywają się odpowiednio kamacyt i teanit.

Uściślając kamacyt ɑ-(Fe,Ni) jest to roztwór stały niklu w żelazie ɑ (ferryt) o sieci regularnej przestrzennie centrowanej (A2). Natomiast teanit γ-(Fe,N) jest to roztwór stały niklu w żelazie γ (austenit) o sieci regularnej ściennie centrowanej (A1). Teanit dodatkowo charakteryzuje się większą zawartością niklu w odniesieniu do kamacytu.

Innym często obserwowanym minerałem w meteorytach jest cohenit o wzorze chemicznym (Fe,Ni,Co)3C. Jest to odpowiednik cementytu powszechnie występującego w ziemskich stopach żelaza. Niespotykanym już w stalach (z powodu dążenia do minimalizacji zawartości fosforu) a powszechnie występujący w meteorytach jest stopowy fosforek żelaza (Fe,Ni,Co)3F zwany schreibersytem. Bogatszą w nikiel odmianą schreibersytu jest natomiast rhabdyt, który występuje w postaci mikroskopijnych pręcikowych kryształów uwidaczniających się w postaci charakterystycznych rąbów. Często można też spotkać plessyt, czyli drobnokrystaliczną mieszaninę kamacytu i teanitu. Przez analogię można by go porównać do dwufazowej struktury ferrytyczno-austenitycznej spotykanej w stalach typu duplex z tą różnicą, że o odmiennej budowie morfologicznej.

Z powodu warunków nieosiągalnych na ziemi, tj. jak spadek temperatury w jądrach planetoid rzędu kilku stopni Celcjusza na miliony lat czy niewyobrażalne ciśnienia (siły) osiągane podczas zderzeń obiektów kosmicznych (ogromne prędkości i masy) otrzymywane struktury nie występują bądź są odmienne od obserwowalnych w ziemskich stopach żelaza.

Linie Neumanna czyli zbliźniaczenia w kryształach kamacytu w ziemskim ferrycie (jak i innych metalach o komórce krystalograficznej A2) są nieobserwowane. W warunkach ziemskich bliźniakowaniu podlega tylko austenit oraz inne metale o komórce A1 i A3. Natomiast w kosmicznym ferrycie bliźniaki są powszechne.
Teoria mówi, że podczas zderzeń ciał w kosmosie, w wyniku zajścia zmian szokowych, ciśnienia są tak ogromne, że kamacyt przekształca się w wysokociśnieniową (>13 GPa) heksagonalną odmianę alotropową żelaza ε-Fe. Następnie po ustaniu tych ogromnych ciśnień wraca to wyjściowej formy niskociśnieniowej kamacytu. Miejsca w których zaszły te przemiany alotropowe obserwowane są na wytrawionym zgładzie w postaci charakterystycznych linii przecinających się pod kontem 120°. W jednym meteorycie może być wiele nakładających się systemów linii Neumana wynikających z  zderzeń tego samego obiektu.

Obserwowana w stali (i nie tylko) struktura Widmanstättena, pomimo pewnego podobieństwa, jest nieporównywalna do tego, co można zaobserwować w meteorytach. W przypadku stali struktura Widmanstättena widoczna jest tylko pod mikroskopem i nie jest tak spektakularna i regularna jak w przypadku meteorytów. Spowodowane jest to tym, że w warunkach kosmicznych przemiana wysokotemperaturowego teanitu w mieszaninę stabilnych w niższych temperaturach poprzerastanych kryształów teanitu i kamacytu zachodziła miliony lat. Podczas ekstremalnie powolnego chłodzenia kamacyt najpierw zarodkował a następnie wzrastał wewnątrz kryształów teanitu tworząc charakterystyczny wzór związany budową krystalograficzną występujących składników. Szerokość belek kamacytu wykrystalizowanych w teanicie zależy od szybkości stygnięcia, im wolniejsze tym belki wykrystalizowanego kamacytu są szersze. Z szybkością stygnięcia związana jest też różnica w stężeniu zawartości niklu w teanicie i kamacycie. Nikiel jako pierwiastek austenitotwórczy będzie dyfundował do teanitu. Wraz ze wzrostem czasu stygnięcia koncentracja niklu w teanicie będzie większa.
(Uwaga: na przedawnionych mikrofotografiach nie występuje struktura Widmanstättena ponieważ jest ona charakterystyczna tylko dla meteorytów z grupy oktaedrytów).

wtorek, 20 lipiec 2021