Schleifen in der Metallographie ist ein Prozessschritt bei der mechanischen Probenvorbereitung für die nachfolgende mikroskopische Analyse. Das Prinzip beruht darauf, dass zum Materialabtrag von der Oberfläche abrasive Partikel in immer feineren Korngrößen angewendet werden, bis das gewünschte Ergebnis vorliegt. Diese Partikel liegen beim metallographischen Schleifen in gebundener und beim metallographischen Polieren in ungebundener Form vor.
Die zu erzielende Qualität richtet sich nach dem Anwendungszweck. Nicht immer braucht das wahre Gefüge in höchster Vollendung vorzuliegen – oft genügt ein zufriedenstellendes Ergebnis, das die nachfolgende Untersuchung (z.B. eine Härteprüfung) ermöglicht.
In jedem Fall aber muss die Präparation systematisch und reproduzierbar durchgeführt werden. Nur auf diesem Wege liefert sie optimale Resultate zu niedrigsten Kosten.
In der Metallographie wird zwischen Makro- und Mikroschliff unterschieden.
Makroschliff | Mikroschliff | |
Fehlergröße | >100 µm | <100 µm |
Oberfläche | unbearbeitet oder geschliffen | feingeschliffen und poliert, ggf. geätzt |
Mikroskop | Stereomikroskop | Lichtmikroskop Auflicht, Hellfeld |
Beispiele | Risse, Lunker, WEZ | Nichtmetallische Verunreinigungen, Schichten, Umwandlungsgefüge, Korngrenzen |
Härtemessung | Makro-, Kleinkrafthärte | Kleinkraft-, Mikrohärte |
Das metallographische Schleifen wird in drei getrennte Vorgänge unterteilt:
Im metallographischen Präparationsprozess ist darauf zu achten, dass die Körnungsstufen so gewählt werden, dass ein gutes Schleifergebnis erreicht wird. Die nächste Schleifstufe (Körnung) soll die Rauigkeit der vorherigen Stufe in verhältnismäßiger Zeit beseitigen bzw. abtragen!
Ziel des metallographischen Planschleifens ist das Entfernen der Rauheit vom Trennprozess und die Planheit der Schliffflächen.
Das Schleifmittel selbst richtet sich nach dem vorliegenden Material. Bei weichen Werkstoffen ist dies im wesentlichen Siliziumkarbid (SiC) als Papier, Folie, Schleifscheibe oder Schleifstein. Bei härteren (>300 HV, z.B. gehärteter Stahl oder Keramik) hingegen kommen auch Diamantschleifscheiben zur Anwendung. Diese werden in der Regel auf einer magnetischen Trägerscheibe fixiert. Ein Vorteil besteht darin, dass die erzielte Planheit von Beginn an bis zum Endpolieren beibehalten wird. Weiterhin entfallen mehrere Schleifstufen. Für größere Proben und Probenmengen kann auch ein Schleifstein auf Aluminiumoxidbasis (Al2O3) verwendet werden. Dabei ist zu beachten, dass ein spezielles Steinschleifgerät benötigt wird.
Die mit Siliziumkarbidpapier feinerer Körnung erzeugten Oberflächen besitzen bereits nur noch kleine Restverformungen, die direkt durch Polieren entfernt werden können. Es können alternativ auch sogenannte Feinschleifscheiben für die metallographische Probenvorbereitung eingesetzt werden. Diese arbeiten unter Zugabe von Diamantsuspension und Schmiermittel. Dies hilft besonders bei dünnen Beschichtungen, Nitrierschichten und Randentkohlung, um nach dem Polieren eine optimale Auswertung zu gewährleisten. Mit speziellen Diamantschleifscheiben ist es mittlerweile auch möglich bis in einen Bereich zu schleifen, der bislang dem metallographischen Polieren vorbehalten war. Schleifscheiben mit bis zu 3 µm Diamantpartikeln sind erhältlich. Bei geeigneten Werkstoffen ist dies aus ökologischer und ökonomischer Sicht eine Möglichkeit, die in Betracht gezogen werden sollte.
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