Wärmebehandelte Materialien & metallographische Probenpräparation

Ursprünglich aus der Bronzezeit stammend, wurde die Wärmebehandlung zur Bearbeitung von Eisen (Schmiedekunst) um 800 v. Chr. weiterentwickelt und erreichte mit der Herstellung von Damaszenerstahl zu Beginn des 10. Jahrhunderts n. Chr. einen ersten Höhepunkt. 

Eisen wurde durch die Zugabe von Kohlenstoff in Stahl umgewandelt, wodurch die Legierung neue Eigenschaften wie erhöhte Härte erhielt. Eine große Anzahl von Eisenlegierungen und verschiedenen Elementen wurde untersucht, was zur Entwicklung neuer Stahltypen führte, die für viele verschiedene Anwendungen geeignet sind. Eine weitere Möglichkeit, die Eigenschaften von Stahl zu verändern, ist die Wärmebehandlung. Da die Zeit bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle spielt, wurden Temperatur-Zeit-Diagramme entwickelt. Heute sind viele Temperatur-Zeit-Diagramme evaluiert worden, um den besten Stahl für eine bestimmte Anwendung herzustellen. Diese Diagramme zeigen die Korrelation zwischen Zeit und Wärme und der jeweiligen Struktur (Austenit, Martensit, Bainit) des behandelten Stahls. Die Wärmebehandlung wird hauptsächlich in Härtereien durchgeführt. Die in Härtereien behandelten Materialien sind meist gleich und reproduzierbare, zuverlässige und vergleichbare Ergebnisse sind zwingend erforderlich. Für eine effektive Prozesskontrolle muss eine große Anzahl von Proben geprüft werden. Aufgrund dieses hohen Durchsatzes sollte der Probenvorbereitungsprozess einfach und schnell sein. Außerdem muss die Präparation zu einer exzellenten Ebenheit der Probe führen, um eine einfache und fehlerfreie Oberflächeninspektion zu gewährleisten.

Modernes Messer aus Damaszener Stahl

Präparationsmethoden

Methode 1

Dieses Verfahren ist seit langem gut etabliert. Aufgrund der Härte der wärmebehandelten Proben ist die Lebensdauer des SiC-Papiers recht kurz, was zu relativ hohen Kosten für den Verbrauchsmaterialverbrauch führt.

Die Vorbereitung läuft wie folgt ab:

Methode 2

Das Planschleifen mit einem Stein bietet den Vorteil einer schnellen und kostengünstigen Präparation. Allerdings ist damit eine Investition für eine spezielle Maschine verbunden. Dennoch wird die gesamte Präparationszeit reduziert, da keine SiC-Papiere gewechselt werden müssen. Zusätzlich können Diamant-Läppscheiben verwendet werden, die eine lange Lebensdauer haben.

Um die Investition für eine neue Maschine zu vermeiden, können Diamantschleifscheiben für das Planschleifen eingesetzt werden, die den Vorteil bieten, Standard-Schleif- und -Poliergeräte zu verwenden.

Methode 3

Die Galaxy-Schleifscheibe ist sehr steif und ergibt ebene Oberflächen, auch wenn die Härte der Probenoberfläche variiert.

Ferrit-Perlit, geätzt mit 3% Nital, Hellfeld 20x

Martenitisches Gefüge nach Wärmebehandlung, geätzt mit 3% Nital, Hellfeld 20x