Search

Mikroskopie

Die mikroskopische Analyse ist der Schritt, der nach der metallographischen Probenpräparation folgt.

Mit Hilfe der Lichtmikroskopie lassen sich geeignete Objekte bis um das etwa Anderthalbtausendfache vergrößern. Zwar sind stärkere Vergrößerungen möglich, sie bringen aber keinen weiteren Gewinn an Auflösung. Das Bild wird nur auseinandergezogen, ohne weitere Einzelheiten zu zeigen. Da die in der Metallographie untersuchten Werkstoffe meist lichtundurchlässig sind, werden hier fast nur Anschliffe mit Auflicht- oder Metallmikroskopen untersucht. 

QATM bietet metallographische Geräte und Verbrauchsmaterialien für jede Anforderung


QATM bietet metallographische Geräte und Verbrauchsmaterialien für jede Anforderung

Verfahren zur Korngrößenbestimmung

Betrachtet man ein Gefüge, ist erkennbar, dass die technischen Metalle und Legierungen aus einer Vielzahl kleinster Körner aufgebaut sind. Für viele Eigenschaften der Metalle, wie z. B. Härte, Festigkeit, Dehnung, Tiefziehfähigkeit u.a., ist die Größe dieser Körner von Bedeutung.

Die ‚Korngröße‘ eines Metalls kann durch verschiedene Verfahren variiert werden. Anhand von Korngrößenmessungen lässt sich feststellen, ob der Verarbeitungsprozess ordnungsgemäß abgelaufen ist, oder ob die Korngröße für die vorgesehene Anwendung erreicht wurde. Die am metallographischen Schliff sichtbare Kornstruktur, erkennbar an den Korngrenzen, sagt erst einmal nichts über die eigentliche Korngröße aus, da die Schlifffläche nur einen ebenen Schnitt durch die eigentlichen Körner darstellt. Es kann nicht festgestellt werden, ob dieser Schnitt am ‚Äquator‘ oder am ‚Pol‘ des Korns durchgeführt wurde.

Es hat sich daher etabliert, die Korngröße eines Metalls mit Hilfe der im Schliffbild sichtbaren Schnittflächen zu definieren. Die Angabe einer Durchschnittsgröße, entweder mit dem mittleren Korndurchmesser oder dem mittleren Flächeninhalt der Kristallite ist ausreichend. Bei höheren Genauigkeitsanforderungen sollte eine Kornstatistik ermittelt werden. 

Die Prüfung der Ferrit- und Austenitkorngröße nach DIN EN ISO 643 wird im Allgemeinen mikroskopisch bei einer Vergrößerung von 100:1 durchgeführt. Oft wird die Vergleichsmethode angewandt. Bei gleichachsigen Körnern, die keine Streckung aufweisen, ist dieses Verfahren ausreichend genau und am schnellsten durchzuführen. Bei gestreckten Körnern oder für eine höhere Genauigkeit ist entweder das Linienschnittverfahren oder das Auszählverfahren anzuwenden. Zwillingslinien in Körnern werden nicht als Korngrenzen gewertet, sondern als Teil des Kristalls innerhalb der umschließenden Korngrenzen. Die Proben für die metallographische Beurteilung werden geschliffen, poliert und entsprechend ihrem Werkstoff und Zustand angeätzt.

Die Bestimmung der Korngröße kann nach unterschiedlichen Methoden vorgenommen werden:
  • Vergleichsverfahren
  • Linienschnittverfahren
  • Flächenauszählverfahren

Vergleichsverfahren

Für die Bestimmung nach dem Vergleichsverfahren werden mindestens drei wahllos ausgewählte Bildfelder pro Probe mit einer Richtreihe verglichen. Der Vergleich wird bei der Standartvergrößerung von 100:1 durchgeführt, kann aber auch bei anderen Vergrößerungen stattfinden. Maßgeblich ist das Bild der Richtreihe, das dem untersuchten Bildausschnitt am nächsten kommt.

Linienschnittverfahren

Beim Linienschnittverfahren wird die Auszählung im Okular, auf einer Mattscheibe oder auf Fotos vorgenommen. Die Schnittlinien können entweder gerade oder kreisförmig sein. Körner, die am Ende der Geraden nur halb geschnitten sind, werden als halbe Körner gezählt. Dieser Umstand kann bei dem Kreisschnittverfahren nicht eintreten, hier zählen alle Körner als Ganzes. Die Gesamtlänge der Linien, dividiert durch die Anzahl aller geschnittenen Körner, ergibt die mittlere Abschnittslänge in mm.

Flächenauszählverfahren

Es wird die Anzahl der Körner innerhalb eines Messkreises im Okular, auf einem Foto oder auf einer Mattscheibe ermittelt. Die Vergrößerung (in der Regel 100:1) ist so zu wählen, dass mindestens 50 Körner im Messkreis vorkommen. Der Messkreis hat eine Fläche von 5000 mm2 entsprechend einem Durchmesser von 79,8 mm. Die Anzahl der Körner, die vom Kreisrand geschnitten werden, wird durch 2 dividiert, und zu der Kornanzahl im Kreisinneren addiert. Nach der Umrechnung auf die Kornanzahl pro mm2 wird der Korngrößenkennwert aus der Tabelle entnommen oder mit Formeln berechnet.

Moderne Bildverarbeitungssoftware erlaubt die automatisierte Korngrößenmessung. Die oben genannten Verfahren sind auch für die QATM Härteprüfer erhältlich.

Schichtdickenmessung

Die Schichtdickenmessung von Verbindungsschichten nach dem Nitrieren ist für die ‚Lichtmikroskopische Bestimmung der Dicke und Porosität der Verbindungsschichten nitrierter und nitrocarburierter Werkstücke‘ in DIN 30902 genormt. Nach geeigneter Schliffherstellung wird die Verbindungsschicht vorzugsweise bei einer Vergrößerung von 1000:1 gemessen. Es ist darauf zu achten, dass nur dort gemessen wird, wo:

  • Kein Spalt zwischen Einbettmittel und Oberfläche des zu untersuchenden Teils vorhanden ist
  • Die Verbindungsschicht keine bei der Schliffherstellung erzeugten Ausbrüche oder Risse aufweist
  • Der Bereich ausreichend weit von einer Kante entfernt ist.
Die Schichtdicke ist an mindestens zehn Stellen über eine Länge von ca. 5 mm zu messen. Das Ergebnis ist unter Angabe der Einzelwerte als arithmetischer Mittelwert gerundet und ohne Nachkommastelle wie folgt anzugeben:
  • Dicke der Verbindungsschicht: CLT = 16 µm‚
CLT‘ steht dabei für die englische Bezeichnung ‚Compound Layer Thickness‘. Wird die Dicke des porösen Anteils der Verbindungsschicht angegeben, so ist CLT mit Index p zu versehen:
  • Dicke des porösen Anteils der Verbindungsschicht: CLTp = 4 µm
Wird die Dicke des porenfreien Anteils der Verbindungsschicht angegeben, so ist CLT mit Index np zu versehen:
  • Dicke des porenfreien Anteils der Verbindungsschicht: CLTnp = 12 µm

Moderne Bildverarbeitungssoftware erlaubt die automatisierte Korngrößenmessung. Die oben genannten Verfahren sind auch für die QATM Härteprüfer erhältlich.

QATM Produkte & Kontakt

QATM bietet eine Vielzahl innovativer Produkte für die metallographische Probenpräparation. Das zugehörige Verbrauchsmaterial wird in unserem Zentrallabor ausführlich getestet und für den optimalen Betrieb von QATM-Geräten ausgewählt. Kontaktieren Sie uns gerne für eine unverbindliche Beratung durch unsere Experten oder ein passendes Angebot!