Metallurgische Analyse

Zunächst werden aus dem zu untersuchenden Bauteil geeignete Proben entnommen und zu sogenannten Schliffen verarbeitet. Diese werden in mehreren Schritten mechanisch bearbeitet, indem sie geschliffen und anschließend poliert werden, um eine möglichst glatte und kratzerfreie Oberfläche zu erhalten. Im nächsten Schritt erfolgt das Ätzen der Probe mit geeigneten chemischen Ätzmitteln. Dadurch werden die unterschiedlichen Gefügebestandteile selektiv angegriffen und kontrastreich hervorgehoben.

Die so präparierten Schliffe werden anschließend mithilfe von Lichtmikroskopie (LiMi) oder Rasterelektronenmikroskopie (REM) untersucht. Dabei werden feinste Details der Mikrostruktur sichtbar, wie beispielsweise die Korngröße und -form, die Verteilung verschiedener Phasen sowie mögliche Fehlstellen wie Poren oder Risse. Auf diese Weise ermöglicht die Metallografie eine detaillierte Analyse des inneren Aufbaus metallischer Werkstoffe.

Mithilfe einer Schliffuntersuchung kann der innere Aufbau von Werkstoffen, Bauteilen und Beschichtungen beurteilt werden. Dazu wird ein metallografischer Schliff bzw. Querschliff hergestellt und anschließend mikroskopisch untersucht. So lassen sich Gefüge, Schichten, Grenzflächen und mögliche Fehlstellen gezielt analysieren.

Mithilfe einer metallografischen Schliffuntersuchung können unter anderem Gefügestrukturen und Phasen, die Korngröße, die Schichtdicke und der Schichtaufbau, Härteverläufe sowie Poren, Einschlüsse, Risse und Ablösungen beurteilt werden. Auch Veränderungen des Werkstoffs durch Wärmebehandlung, Schweißen, Umformen oder andere Fertigungsprozesse können sichtbar gemacht werden.

Je nach Fragestellung erfolgt die Gefügeanalyse am ungeätzten oder geätzten Schliff mittels Lichtmikroskopie. Für detailliertere Untersuchungen können zusätzlich die Rasterelektronenmikroskopie (REM/SEM), die EDX-Analyse sowie Härte- und Mikrohärtemessungen eingesetzt werden.

Schliffuntersuchungen sind somit ein wichtiges Verfahren der Werkstoffprüfung, Qualitätssicherung und Schadensanalyse. Sie ermöglichen die Bewertung von Werkstoffzuständen, die Kontrolle von Beschichtungen und Fertigungsprozessen sowie die Identifizierung von Ursachen von Schäden und Qualitätsabweichungen.

Für tribologisch beanspruchte Bauteile ist das Gefüge von besonderer Bedeutung. Der Gefügeaufbau, die Phasenverteilung, die Korngröße, die Ausscheidungen und die Fehlstellen beeinflussen Härte, Zähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Verschleißwiderstand. So können beispielsweise weiche Gefügebestandteile, spröde Phasen, grobe Carbide, Poren oder nichtmetallische Einschlüsse die Entstehung von Abrasion, Oberflächenzerrüttung, Grübchenbildung, Pitting oder Materialausbrüchen begünstigen. Durch die Untersuchung oberflächennaher Bereiche lassen sich zudem Gefügeveränderungen infolge von Reibungswärme, plastischer Verformung, Mangelschmierung oder tribologischer Überbeanspruchung nachweisen.