موضوع مقاله: اچ رنگی فلزات | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اچ رنگی فلزات | مقدمه: این رنگ‌ها امکان مشاهده مرزدانه ها و تفکیک فازها را در زیر میکروسکوپ نوری فراهم میکنند. | ## بخش 1: اچ رنگی فلزات | این تکنیک در مقایسه با روش‌های متالوگرافی کلاسیک—که عمدتاً تصاویر سیاه‌وسفید با کنتراست محدود تولید می‌کنند—اطلاعات بسیار بیشتری دربارهٔ ترکیب فازی، توزیع دانه‌ها، جهت بلوری و ساختارهای پیچیده ارائه می‌دهد. تاریخچه در اوایل قرن بیستم روش های ابتدایی‌ای برای متالوگرافی رنگی معرفی شدند ولی در دهه‌های پایانی قرن با انجام پژوهش ها مجموعه‌ای از معرف‌ها (etchants) توسعه یافتند که قادر بودند رنگ‌های پایدار و قابل تکرار روی فلزات و برخی آلیاژ ها ایجاد کنند. Vander Voort) بود که نشان داد تشکیل فیلم‌های نازک اکسیدی یا نمکی روی سطح فلز—در اثر اچ—می‌تواند با ضخامت‌های چند ده تا چند صد نانومتر، موجب ایجاد تداخل نوری و بروز رنگ شود؛ رنگ‌هایی که بسته به ترکیب شیمیایی، پتانسیل الکتروشیمیایی و انرژی سطحی فازها متفاوت‌اند. با ورود میکروسکوپ‌های نوری پیشرفته، فیلترهای قطبش، و سیستم‌های تصویربرداری دیجیتال، کاربرد اچ رنگی رو به گسترش گذاشت و تبدیل به روشی کم‌هزینه، سریع و در بسیاری موارد جایگزین روش‌های الکترونی پیچیده شد. مبنای علمی تشکیل رنگ در اچ رنگی معمولاً یکی از سازوکارهای زیر رخ می‌دهد: تشکیل فیلم نازک (Thin-Film Formation) واکنش‌های شیمیایی میان معرف و سطح فلز ممکن است لایه‌های نازکی از اکسیدها یا ترکیبات محلول‌نشده ایجاد کند. این لایه‌ها با ضخامت چند نانومتر، باعث تداخل نور و تولید رنگ‌های متفاوت در فازهای مختلف می‌شوند. تفاوت پتانسیل الکتروشیمیایی فازها فازهای مختلف دارای واکنش‌پذیری متفاوت‌اند؛ این تفاوت در تشکیل فیلم یا انحلال سطح، رنگ و شدت رنگ را تغییر می‌دهد. | ## بخش 2: اچ رنگی فلزات | برای مثال در آلیاژ برنج H59، فاز β بسته به جهت‌گیری بلوری، درجات مختلفی از روشنایی و تیرگی نشان می‌دهد. تحلیل چدن‌های گرافیتی در پژوهشی بر روی چدن‌های گرافیتی نشان داده شد که اچ رنگی می‌تواند اطلاعات بسیار دقیق‌تری نسبت به اچ سیاه‌وسفید ارائه دهد. فازهای گرافیت، زمینهٔ فریتی، کاربیدها و نواحی تفکیک فازی با رنگ‌های متفاوت قابل تشخیص‌اند. این روش به‌ویژه در تشخیص نوع گرافیت، شکل‌گیری پرلیت و بررسی توزیع کاربیدها اهمیت دارد. کنترل کیفیت در آلیاژهای آلومینیوم–سیلیسیم (Al–Si) در تولید قطعات ریختگی آلومینیوم–سیلیسیم، بسیاری از فازهای بین‌فلزی با روش معمولی قابل مشاهده نیستند. پژوهشی در سال ۲۰۱۹ نشان داد که استفاده از اچ رنگی موجب افزایش چشمگیر توانایی تشخیص فازهای سیلیسیمی، فازهای بین‌فلزی Fe-rich و ساختارهای رسوبی می‌شود. تفکیک فاز در برنج و آلیاژهای مس در آلیاژ برنج H59، اچ رنگی موجب جدایش دقیق فازهای α و β شده و حتی اختلاف جهت بلوری این فازها را به صورت تفاوت‌های رنگی نمایش داده است. | ## بخش 3: اچ رنگی فلزات | کاربرد در جداسازی فازهای پیچیده‌تر بسیاری از فولادهای زنگ‌نزن، سوپرآلیاژهای نیکل و آلیاژهای تیتانیوم دارای فازهای هم‌رنگ یا نزدیک به هم هستند. معرفی نسخه‌های جدید معرف‌های Beraha و Weck امکان تفکیک دقیق‌تر فازهایی مانند مارتنزیت، بینیت، کاربیدها و آستنیت باقی‌مانده را فراهم کرده است. همچنین توسعهٔ پولیش مکانیکی نانویی و پولیش الکترولیتی باعث افزایش یکنواختی سطح و کاهش خطاهای رایج مانند «اچ بیش‌ازحد» شده است. پیشرفت میکروسکوپ‌های نوری دیجیتال نیز دقت ثبت رنگ، کنتراست و قابلیت تحلیل کمی تصویر را ارتقا داده است. این روش اکنون در بررسی آلیاژهای پیچیده مانند فولادهای پیشرفته، چدن‌های گرافیتی، آلیاژهای آلومینیوم–منیزیم–سیلیسیم و سوپرآلیاژهای نیکل کاربرد گسترده‌ای دارد و در برخی موارد توانسته نتایجی نزدیک به روش‌های پیشرفته‌تری مانند SEM و EBSD ارائه دهد. جمع‌بندی اچ رنگی فلزات یکی از روش‌های کلیدی و کارآمد در متالوگرافی نوری است که امکان مشاهدهٔ دقیق و تفکیک‌پذیر ساختار را با هزینهٔ کم فراهم می‌کند. مطالعات جدید نشان داده‌اند که این تکنیک نه‌تنها می‌تواند جایگزین برخی روش‌های الکترونی پیچیده شود، بلکه در بسیاری کاربردها—از کنترل کیفیت آلیاژها تا تحلیل ریزساختارهای پیچیده—اطلاعاتی به‌دست می‌دهد که روش‌های کلاسیک قادر به فراهم‌کردن آن نیستند. | ## جمع‌بندی | پیشرفت‌های اخیر در شناخت سازوکارهای اپتیکی تشکیل رنگ، و بررسی in-situ لایه‌های سطحی، نشان می‌دهند که این روش از نظر علمی قابل اتکاست و همچنان به عنوان ابزاری قدرتمند در علم مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد.