Własności optyczne powierzchni stali ST3SY poddanych procesom trawienia i utleniania

• Autorzy: Jaglarz J. , Zięba Ł. , Cisowski J. , Jurusik J.

Warianty tytułu

EN

Optical properties of ST3SY steel surfaces subjected to etching and oxidation processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykonano badania odbicia dla próbek stali ST3SY poddanych procesom wytrawiania i utleniania za pomocą sfery integrującej. Pomiary takie pozwoliły rozdzielić składową natężenia światła odbitego zwierciadlanie od składowej natężenia światła rozproszonego dyfuzyjnie od badanych powierzchni, a tym samym określić jakość powierzchni, która zmienia się w istotny sposób po obróbce mechanicznej (polerowaniu) i chemicznej (trawienie, korozja). Badania za pomocą mikroskopu sił atomowych potwierdziły przydatność sfery integrującej do wyznaczania chropowatości powierzchni stalowych. Stwierdzono niewielkie zmiany całkowitego odbicia fal elektromagnetycznych od powierzchni stali ST3SY poddanych obróbce mechanicznej. W istotny sposób zmienia się udział składowych zwierciadlanej i dyfuzyjnej w odbiciu optycznym. Metodę kuli integrującej zastosowano do pomiarów zmiany chropowatości w funkcji czasu wytrawiania. Stwierdzono, że wytrawianie w roztworze kwasu solnego powoduje początkowo zmniejszenie chropowatości stali polerowanych i niepolerowanych, a po dłuższych czasach wytrawiania chropowatość wzrasta, przy czym obserwowane zmiany są rzędu 15 %. W badaniach optycznych utleniania in situ na wolnym powietrzu powierzchni stali polerowanych i niepolerowanych stwierdzono zmniejszanie się chropowatości z upływem czasu, przy czym zmiany te następowały najszybciej w czasie pierwszych 200 s, a następnie chropowatości asymptotycznie wracały do wartości początkowych. Mniejsze wartości pola powierzchni polerowanych w stosunku do niepolerowanych zmniejszają podatność tych pierwszych na procesy trawienia i utleniania.

EN

The reflectivity studies of ST3SY steel samples subjected to etching and oxidation processes have been performed with an integrating sphere (Fig. 2). Such measurements have allowed to separate the specular - and diffuse component intensities of light reflected from the studied surfaces (Fig. 1), in order to determine the surface quality which changes substantially after mechanical- (polishing) and chemical treatments (etching, corrosion). The performed atomic force microscopy (AFM) investigations (Fig. 5) support applicability of the integrating sphere for determination of steel surface roughness (Fig. 4). It has been found that the total light reflectivity from the ST3SY steel surfaces changes very little after mechanical treatment but contribution of specular- and diffusive components of the optical reflectivity changes substantially (Fig. 3). The integrating sphere method has been applied to follow the roughness changes as a function of time of etching. It has been found that etching in an HCl solution causes initially decreasing of roughness of both polished and non-polished surfaces but, after longer etching time, roughness increases and the observed changes are of the order of 15 % (Fig. 6). During the optical studies of oxidation in situ in the free air, it has been found that roughness of both polished- and non-polished surfaces decreases with time; such changes occur rapidly during first 200 s and then roughnesses asymptotically go back to their initial values (Table 1). The fact that area of polished surface is lower than that of non-polished one causes decreasing of susceptibility of the former on the etching and oxidation processes.

Słowa kluczowe

PL

stal ST3SY; własności optyczne; proces trawienia; proces utleniania; odbicie optyczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 2
• Strony: 88--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jaglarz J.

• Instytut Fizyki Politechniki Krakowskiej

autor

Zięba Ł.

• Instytut Fizyki Politechniki Krakowskiej

autor

Cisowski J.

• Instytut Fizyki Politechniki Krakowskiej

autor

Jurusik J.

• Centrum Chemii Polimerów PAN w Zabrzu

Bibliografia

• [1] Hollas J. M.: Modern Spectroscopy, Wiley, Chichester (UK) 1996
• [2] Beckmann P., Spizinochino B.: The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces, Pergamon Press, Oxford (UK) 1963
• [3] Stover J. C.: Optical scattering. Measurements and analysis, ŚPIĘ 1990
• [4] Workmann J., Springsteen A.: Applied Spectroscopy, Academic Press (1998), pp. 194-223
• [5] Bennet H. E., Porteus J. O.: Journal of Optical Society of America 51, 123 (1961)
• [6] Bohren C. F., Huffman D. R.: Absorption and Scattering of Light by Small Particles, Wiley, New York (1983)
• [7] Helbig E.: Podstawy fotometrii, WNT, Warszawa 1975
• [8] Springsteen A.: Spectroscopy 12, 24 (1997)