Metallographie

Die Probenpräparation ist fester Bestandteil der Metallographie und Grundlage für die mikroskopische Untersuchung fester Werkstoffe. Die Probenpräparation umfasst mehrere Schritte, mit verschiedenen Verfahren zur Auswahl. Damit die Probe nicht verfälscht wird und die Ausgangseigenschaften erhalten bleiben, ist zu jederzeit die richtige Vorgehensweise ausschlaggebend.

Das geeignete metallographische Verfahren

Für jeden Schritt der Probenpräparation müssen passende chemische und physikalische Verfahren sowie geeignetes Verbrauchsmaterial ausgewählt werden. Fundiertes Physik- und Chemiewissen sind eine Grundvoraussetzung für jeden Metallographen oder Werkstoffprüfer.

Die Entscheidung für die richtigen Präparationsverfahren richtet sich nach den Werkstückkenndaten. Diese umfassen im Wesentlichen die Beschaffenheit des Werkstücks, die Werkstoffsorte und die Behandlungen, denen das Werkstück unterzogen wurde.

Zum Beispiel eignet sich Nasstrennschleifen für Werkstücke aus Titan und Vakuuminfiltration für besonders poröse Werkstoffe. Die Einteilung nach Werkstoffgruppen hilft bei der Auswahl passender Verfahren.

Präparationsschritte im Überblick

Mögliche Fehler und Qualitätskontrolle

Bei jedem Schritt der Probenpräparation können Fehler auftreten, die mit einer gezielten Qualitätskontrolle geprüft werden müssen. Nur wenn keine Fehler erkannt werden, kann der nächste Schritt folgen. Zu den Fehlern gehören unter anderem:

• Verformung
• Rissbildung
• Ausbrüche
• Änderungen in der Gefügestruktur
• Ablösen von Schichten
• Verschmieren
• Kratzer und Riefen
• Herauslösen von Phasen
• Überätzungen

Sobald die Probe erfolgreich vorbereitet wurde, folgt die eigentliche Analyse. Dazu wird das Gefüge unter dem Digitalmikroskop betrachtet. Das gewünschte Gefüge muss nicht zwingend in höchster Qualität vorliegen. Je nach Anwendung des Werkstücks wird eine hinreichende Qualität bestimmt.

Die Metallographie wird zur Qualitätssicherung in der gesamten Metallindustrie eingesetzt. Die Anwendungsbereiche umfassen zum Beispiel:

• Ermittlung von Schichtdicken
• Gefügeanalyse
• Verfahrensprüfungen (z.B. Wärmebehandlungen)
• Kontrolle der Kornverteilung bei Schäden
• Überwachung von Serienteilen
• Prüfung von Halbzeugen und Gussteilen
• Beurteilung von Schweißnähten

Ein Werkstück soll nach der Aufkohlung metallographisch untersucht werden. Die Zeichnungsvorschrift gibt die Aufkohlungstiefe an und dass kein Restaustenit enthalten sein soll. Diese Werte müssen nun geprüft werden.

Während der gesamten Probenpräparation ist die richtige Temperatur essenziell. Zunächst folgt die Probenanforderung. Wasserkühlung verhindert beim Trennvorgang, dass die Probe durch Wärmeentwicklung beeinträchtigt wird.

Nun folgt das Kalteinbetten oder Warmeinbetten. Da beim Kalteinbetten die Gefahr der Spaltbildung größer ist, erfolgt in diesem Beispiel ein Warmeinbetten mit einem Warmeinbettmittel, das schon bei 150 °C eingesetzt werden kann. Die Temperatur beim Warmeinbetten darf keinesfalls 180 °C überschreiten, weil sonst eventuell enthaltener Restaustenit gegebenenfalls in Martensit umgewandelt würde. Damit wäre die Probe fälschlicherweise in Ordnung, obwohl das für das Bauteil gar nicht zutrifft.

Ist die Qualitätskontrolle zufriedenstellend, folgt jetzt das Schleifen und Polieren. Die aufgekohlte Zone wird dann durch Anätzen sichtbar gemacht. Eine Mikrohärteprüfung kontrolliert abschließend die Tiefe der Aufkohlung gemäß DIN-Vorschrift.

Die Metallographie bieten wir bei der Härterei Härtha zur Qualitätssicherung unserer metallverarbeitenden Verfahren an. In unserer Standortübersicht erfahren Sie, welche Verfahren wir jeweils wo anbieten.