Metallographische Prüfung
Wir führen als Steinbeis-Transferzentrum metallographische Untersuchungen als Dienstleistung durch.
Wozu dient die metallographische Untersuchung?
Die metallographische Prüfung ist eine Untersuchungsmethode, die vor allem zur Analyse der Mikrostruktur metallischer Werkstoffe dient. Ihr Hauptziel ist es, die inneren Strukturen und Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung sichtbar zu machen, um wichtige Informationen über dessen Qualität und Eignung für spezifische Anwendungen zu gewinnen.
- Bewertung der Mikrostruktur: Die metallographische Prüfung ermöglicht die Untersuchung der Mikrostruktur eines Metalls (z.B. Korngröße, Phasenzusammensetzung, Gefügearten). Diese Strukturen beeinflussen die mechanischen Eigenschaften wie Härte, Zähigkeit und Festigkeit des Materials.
- Erkennung von Materialfehlern: Mit der Methode lassen sich innere Defekte wie Poren, Einschlüsse, Risse und Hohlräume sichtbar machen, die die Leistungsfähigkeit des Materials beeinträchtigen könnten. Solche Fehler können bereits bei der Herstellung oder durch Beanspruchung im Betrieb entstehen.
- Bestimmung der Wärmebehandlung: Die metallographische Prüfung zeigt, ob das Material korrekt wärmebehandelt wurde. So lassen sich Zustände wie gehärtet, vergütet oder rekristallisiert erkennen, die für die Eigenschaften und Einsatzfähigkeit des Metalls entscheidend sind.
- Überprüfung von Legierungszusammensetzungen: Die Methode zeigt die Verteilung und das Vorhandensein bestimmter Legierungsbestandteile. Dies ist besonders bei speziellen Werkstoffen oder Mischungen wichtig, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen entsprechen.
- Schadensanalyse: Nach einem Materialversagen kann die metallographische Prüfung dazu beitragen, die Ursache des Schadens zu identifizieren, z.B. ob es durch Korrosion, Überlastung, Ermüdung oder eine ungünstige Mikrostruktur verursacht wurde. Diese Erkenntnisse helfen, zukünftige Schäden zu verhindern.
- Qualitätskontrolle und Produktionsüberwachung: Die Methode wird verwendet, um die Konsistenz und Qualität von Bauteilen sicherzustellen, indem sie überprüft, ob die gewünschten Gefügeeigenschaften während des Produktionsprozesses erreicht wurden.
Was bietet unser Steinbeis-Transferzentrum?
- Modernste Technologie: Wir setzen auf moderne Analysegeräte, um präzise und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten.
- Fachkundige Expertise: Unser qualifiziertes Team aus Materialwissenschaftlern/innen steht Ihnen gerne zur Verfügung, um Ihre Fragen zu beantworten.
- Aussagekräftiger Bericht: Sie erhalten von uns einen aussagekräftigen Bericht mit Interpretationen und einem Fazit.
- Kundenzentrierter Ansatz: Jeder Auftrag ist individuell, daher sind unsere Analysen auf die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen zugeschnitten.
Dienstleistungen
- Gefügeanalysen
- Korngrößenbestimmung Linienschnittverfahren (ISO 643)
- Graphitklassifizierung Gusseisen (ISO 645)
- Einhärtetiefe CHD, SHD, NHD (DIN EN ISO 18203:2022)
- Entkohlungstiefe (ISO 3887)
- Korrosionsschäden
- Karbidausbildung in Stählen (SEP 1520)
- Bestimmung nichtmetallischer Einschlüsse (EN 10247, ISO 4917)
- Schichtdickenbestimmung im Querschliff (ISO 2808, ISO 1463)
- Schleifbrandprüfung mittels Nitalätzung (ISO 14104)
- Verbindungsschichten und Porösität von Nitrierschichten
- Schweißnahtprüfung
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für eine metallographische Prüfung.
Metallographie
Die Metallographie ermöglicht die Analyse von Gefügebestandteilen, Kristallstrukturen, Phasen und anderen mikrostrukturellen Merkmalen eines metallischen Werkstoffs. Die Legierungselemente, die Wärmebehandlung und die Bearbeitung eines Bauteils beeinflussen die Eigenschaften und die Qualität von Metallen. Sie beeinflussen die Struktur, Größe und Orientierung der Körner, d. h. der einzelnen kristallinen Bereiche des Gefüges. Bei der Erstarrung der Werkstoffe wachsen diese Körner aus der Schmelze heraus und wechselwirken miteinander. Mit Hilfe moderner Lichtmikroskopie werden Gefügeuntersuchungen an geätzten Schliffen durchgeführt, die bei Vergrößerungen von 50 – 1000x untersucht werden.
Ferrit Perlit Gefüge – zeilig
Gusseienanalyse
Gefüge Aluminium nach Farbätzung
Korngröße bestimmen
Die Korngröße ist die Verteilung der sichtbaren Größe der einzelnen Gefügebestandteile (Körner) im Schliffbild. Das am häufigsten angewandte Verfahren zur Korngrößenbestimmung ist das Linienschnittverfahren. Dabei werden Linien mit definiertem Abstand über die lichtmikroskopische Aufnahme des präparierten Schliffbildes einer Probe gezogen. Wenn eine Linie eine Korngrenze schneidet, wird diese Stelle markiert. Daraus ergibt sich eine bestimmte Anzahl von Schnitten, die auf die Länge der Linie bezogen wird. Damit kann die Anzahl der Körner (Kristalle) im Gefüge bestimmt werden, indem das Verhältnis der Schnittsehnenlänge eines Gefügebestandteils zur Länge der Linie ermittelt wird. Außerdem wird die Anzahl der Schnittpunkte der Korngrenzen über die Länge der Messlinie bestimmt. Sofern nicht anders vereinbart, muss die Schlifffläche in Längsrichtung der Probe liegen, d. h. parallel zur Hauptverformungsachse der bearbeiteten Bauteile. Die Bestimmung der Korngröße in einem Querschliff würde bei nicht gleichachsigen Körnern zu einem Messfehler führen.
Phasenanteile
Besteht ein Gefüge aus Körnern unterschiedlicher Art (chemische Zusammensetzung, Kristallstruktur, …), spricht man von verschiedenen Phasen. Durch Ätzverfahren können diese Phasen optisch unterschieden und durch digitale Bildverarbeitung die prozentualen Anteile bestimmt werden.
Materialanalyse
(Metallurgische Analyse)
Die Materialanalyse von metallischen Werkstoffen dient dazu, die Zusammensetzung, die Struktur, die Eigenschaften und die Qualität eines metallischen Werkstoffs zu untersuchen und zu charakterisieren. Diese Analyse ist wichtig, um sicherzustellen, dass das Material den Anforderungen und Spezifikationen für die vorgesehene Verwendung entspricht. Die chemische Zusammensetzung des Materials, einschließlich der Konzentrationen der verschiedenen Elemente, ist Gegenstand der Materialanalyse. Diese erfolgt mit Hilfe der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) und der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA, eng. XRF).
Schichtdickenmessung
Für die mikroskopische Schichtdickenmessung im Querschliff wird die Probe mit einem Präzisionsschleifer an der zu messenden Stelle präzise getrennt. Anschließend wird die Querschnittsfläche geschliffen und je nach Schichtdicke auch noch poliert. Anschließend wird die Querschnittsfläche der Beschichtung mit einem Lichtmikroskop oder mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) präzise analysiert.
Schichtdickenmessung
Härteverlausmessung
Die Härteverlaufsmessung dient dazu, Informationen über den Härteverlauf über die Tiefe oder Dicke in einem Werkstück zu erhalten. Die Härteverlaufsmessung ist eine erweiterte Form der Härteprüfung. Härteverlaufsmessungen ermöglichen eine detaillierte Charakterisierung der Härte über die Tiefe eines Werkstoffs. Dies ist besonders nützlich, um Unterschiede in der Härte von Oberflächenschichten im Vergleich zum Kernmaterial zu verstehen. Härteverlaufsmessungen werden beispielsweise zur Bestimmung der Einhärtetiefe von oberflächengehärteten Bauteilen verwendet. Die Durchführung der Härteverlaufsmessung erfolgt indem eine eine Reihe von Härteeindrücken vom Rand zur Mitte des Probekörpers gesetzt wird, an denen die Härten mit kleinen Prüfkräften ermittelt werden.
Härteverlaufsmessung am Bauteilrand
Einhärtetiefe
Die Härteverlaufsmessung dient am häufigsten dazu die Einhärtetiefe (EHT, RHT, NHT) von randschichtgehärteten Stählen zu bestimmen. Aus diesem so Härte-Tiefen-Verlauf wird die Einhärtetiefe ermittelt. Diese wird je nach Verfahren als Einsatzhärtetiefe Eht, Nitrierhärtetiefe Nht oder Randschichthärtetiefe Rht bezeichnet.
Schadensanalyse
Die Schadensanalyse dient dazu, die Ursachen und Mechanismen von Material- oder Bauteilversagen zu identifizieren und zu verstehen. Sie ist ein wesentliches Instrument der Qualitätssicherung und der Produktentwicklung. Dabei werden verschiedene Analysetechniken eingesetzt, um den Schadensfall zu untersuchen und die primäre Schadensursache zu ermitteln. Diese wird auch als Initialursache bezeichnet, die häufig zu weiteren Schäden führt, welche jedoch nur Folgeschäden darstellen. Erst durch die Ermittlung dieser sogenannten Root Cause („Wurzel allen Übels“) wird die Ableitung von Abhilfemaßnahmen ermöglicht.