Metalle unter der Lupe, oder was ist eine metallographische Untersuchung?
Es handelt sich um ein umfassendes Paket von Labortechniken zur Analyse der Mikrostruktur von Metallen und Legierungen. Dadurch können die mechanischen, physikalischen und chemischen Werkstoffeigenschaften beurteilt sowie die Ursachen von Schäden und Mängeln ermittelt werden. Vereinfacht ausgedrückt, verrät uns diese Untersuchung, was sich im Inneren eines Metallgegenstandes verbirgt.
Wie funktioniert das? Das heißt, was kann man tun, um in das Werkstückinnere zu schauen?
- Metallographische Probenpräparation:
- mit einem metallografischen Präzisionsschneider wird ein kleines Stück aus dem Metallwerkstück entnommen,
- Einbetten der Probe in Harz (Einschluss) – Herstellung einer metallographischen Probe,
- Schleifen und Polieren: Die Werkstückoberfläche wird geschliffen und poliert, bis sie vollkommen glatt ist,
- Ätzen – Eintauchen in eine spezielle chemische Lösung (Ätzreagenzien). Diese Lösung reagiert ungleichmäßig mit einigen Metallstrukturelementen. Chemisch aktivere Flächen reagieren schneller, so dass ein Kontrast entsteht.
- Beobachtung unter dem Mikroskop: die präparierte Probe wird unter ein Lichtmikroskop gelegt, unter dem die innere Metallstruktur bei starker Vergrößerung zu sehen ist.
Die Offenlegung der Mikrostruktur – was bringt sie uns?
- Fehlererkennung: Identifizierung verschiedener Arten von Fehlern wie Risse, Porosität, nichtmetallische Einschlüsse, Komponentenentmischung, Entkohlung oder anormales Kornwachstum, verursacht durch Werkstücküberhitzung.
Mikrorisse und Entmischung
- Bewertung der Behandlungswirkung: Analyse der mikrostrukturellen Veränderungen, die durch Wärmebehandlung, thermochemische, mechanische oder andere technologische Prozesse verursacht werden.
Richtig aufgekohlte Zahnradzahnlücke
- Bestimmung der Phasenzusammensetzung: Identifizierung der einzelnen Phasen und Messung ihres Anteils an der Mikrostruktur (z. B. Ferrit, Restaustenit, Perlit).
Bewertung des Restaustenitgehalts in der aufgekohlten Schicht. In diesem Fall beträgt der Restaustritt bis zu 32,2 %.
- Analyse von Korngröße und -form: Bewertung der durchschnittlichen Korngröße, Ausrichtung und Verteilung
- Messung der Schichtdicke
Messung der Dicke der durch das Nitrierverfahren entstandenen „weißen Schicht“
- Und viele, viele mehr…
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Was sind Härtemessungen?
Es handelt sich um eine Reihe von Prüfverfahren, die den Widerstand eines Materials gegen dauerhafte plastische Verformung durch Eindringen eines speziellen Eindringkörpers in seine Oberfläche bestimmen.
Wie wird das durchgeführt?
- Pressen: Ein sehr harter Eindringkörper wird in das Objekt gedrückt.
- Es wird ein kleiner Abdruck erstellt.
- Messung: Die Größe und Form dieses Abdrucks wird gemessen.
- Ergebnis: Aus diesen Messungen wird die Materialhärte berechnet.
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Warum messen wir die Härte?
Die Härte ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Metallen und Legierungen und hat einen direkten Einfluss auf ihre:
- Kratzbeständigkeit: harte Materialien sind weniger anfällig für mechanische Beschädigungen,
- Beziehung zur Festigkeit: die Härte korreliert häufig mit der Zugfestigkeit eines Materials,
- Widerstandsfähigkeit gegen Eindrücken: die Härte beeinflusst die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen plastische Verformung,
- Abriebfestigkeit: je härter das Material, desto langsamer verschleißt es.
Welche Methoden stehen im metallographischen SECO/LAB-Labor zur Verfügung und wofür werden sie eingesetzt?
- Das Brinell-Verfahren: weiche und mittelharte Metalle, Gussstücke, heterogene Werkstoffe.
- Vickers-Verfahren: eine breite Palette von Materialien, von sehr weichen bis zu sehr harten, dünnen Schichten. Thermochemische Behandlung – Messung der Dicke von aufgekohlten und nitrierten Schichten.
- Rockwell-Verfahren: hauptsächlich Vergütungsstähle, d.h. sehr hart.
- Knoop-Verfahren: sehr dünne Schichten, kleine Proben, Materialien mit geringer Härte
Ansicht der EcosWorkFlow-Schnittstelle, zur Steuerung des Mikrohärteprüfers Stuers DuraScan. Die Makrokamera und die Objektive ermöglichen eine sehr genaue Positionierung der Härteverläufe und der einzelnen Abdrücke.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unser Labor präzise Härtemessungen und detaillierte Gefügeanalysen am Lichtmikroskop anbietet. So können Sie potenzielle Fehler erkennen, die Materialqualität beurteilen und fundierte Produktionsentscheidungen treffen.
