Gefügeuntersuchung

Werkstoffentwicklung erfordert Kenntnis über Legierungszusammensetzung, Herstellparameter, Mikrostruktur und Materialeigenschaften. Wir verfügen über modernes Equipment dafür und jahrzehntelange Erfahrung.

In der Metallographie gut (aus)gerüstet

Bereit für zukünftige Fragestellungen

Um den Anforderungen unserer Kunden weiterhin gerecht zu werden, haben wir ein hochmodernes inverses Mikroskop, das DMi8 A von Leica, angeschafft. Es bietet eine skalenübergreifende Mikroskopietechnik mit leistungsfähigen, automatisierten Mikroskop-Softwaresystemen, LED-Beleuchtung und motorisiertem Tisch. Mit dem DMi8 A können neben Einzelbilderzeugung auch Serien- und Panoramaaufnahmen mit hoher Auflösung, Qualität und Reproduzierbarkeit noch besser gewährleistet werden. Schwerpunktthemen, die mit dem DMi8 A zukünftig bearbeitet werden, sind zum einen die automatisierte Auswertung von Reinheitsgraden (Steel Expert Analysesoftware für ASTM, ISO, DIN und JIS) für Produktentwicklungen und Qualitäts­überwachung als auch die (quantitative (2D-)) Gefügeanalyse an großen Probenserien – Stichwort „Maschinelles Lernen“ sowie die Analyse von Randschichtaufbauten an verzunderten-/ HTK-Proben.

Das inverse Mikroskop DMI8 A (zusammen mit der Steel Expert Analysesoftware) hat Ende September 2023 mit Erfolg im Bereich der akkreditierten Reinheitsgradnormen teilgenommen. Damit steht es für die akkreditierten Reinheitsgradverfahren nach ASTM, ISO und DIN ab sofort zur (halb-) automatisierten Auswertung zu Verfügung.

Neben den bereits erwähnten Vorteilen, die das DMI8 A bietet, kann somit die Auswertzeit von mehreren Proben – bei ausreichender Präparationsqualität- deutlich reduziert werden.

Zusätzlich können nun Makroaufnahmen (Übersichtsbilder) aus mehreren Einzelbildern (in jeglicher Vergrößerung) erstellt werden. Hierdurch können, auch noch im Nachgang, einzelne Bereiche im Makro detailliert begutachtet werden. Diese Möglichkeit wird schon erfolgreich bei der Untersuchung von SSC-Proben sowie Schweißnahtproben genutzt.

Unter den Stichpunkten „Maschinelles Lernen“ und „Gefüge-Genie“ ist anzumerken, dass nun die automatische Erstellung von mehreren hundert Einzelbildern zur späteren Auswertung (quantitative Gefügeanalyse) ohne großen Zeitaufwand möglich ist.

Details zur Ausrüstung:

  • Hersteller/Typ: Leica DMi8 A LED
  • Beleuchtung: LED, Brightfield und Darkfield
  • Zubehör: Polarisator, Analysator
  • Tisch: xy-Scanningtisch
  • Okular: 10x mit Mess-Skala
  • Zubehör: Ergotubus 30°-45° zur flexiblen Einstellung
  • Objektive:  2,5x; 5x; 10x; 20x; 50x; 100x
  • Kamera:  Leica K3C
  • PC/Software:  LAS X Workstation, LAS X Steelexpert

Haben Sie einen konkreten Anwendungsfall oder benötigen Sie weitere Informationen, dann sprechen Sie uns an.


Lichtmikroskopie/Metallografie

Aus Probenuntersuchungen ziehen wir Rückschlüsse auf Umformgrade oder Wärmebehandlungen und optimieren damit u. a. die Herstellungsverfahren. Wir haben umfangreiche Erfahrung mit den Werkstoffgruppen Stahl, Gusseisen sowie Nichteisenmetalle und -legierungen.

Folgende Informationen über das zu untersuchende Material gewinnen wir mit metallografischen Methoden:

  • Gefügezusammensetzung (qualitativ und quantitativ)
  • Ausscheidungstyp, -verteilung und -häufigkeit
  • Reinheitsgrad (DIN 50602, ASTM E45, DIN EN 10247)
  • Korngröße (DIN EN ISO 643, ASTM E112)
  • Riss- und Bruchverläufe
  • Schweißnahtqualität
  • Mikro- und/oder Nano-Härte

Kenntnisse über das Gefüge und die Homogenität eines Materials sind wesentlicher Bestandteil bei der Beurteilung der Werkstoffeigenschaften, der verwendeten Fertigungsverfahren und der Untersuchung von Schadensfällen.


Rasterelektronenmikroskopie (REM)

Die moderne Werkstoffentwicklung ist darauf angewiesen, die Mikrostruktur mit ihren unterschiedlichen Gefügebestandteilen so präzise wie möglich zu charakterisieren, um Zusammenhänge zu Materialeigenschaften und Prozessparametern herstellen zu können. Außerdem spielen die Bruchflächenuntersuchung und die lokale chemische Analyse von Einschlüssen, Ausscheidungen oder Rissumgebungen eine entscheidende Rolle für das Verständnis der Werkstoffeigenschaften.

Mit unseren hochauflösenden Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopen (JEOL JSM 7001F, Zeiss Supra 55VP, TESCAN MIRA3) haben wir umfangreiche Möglichkeiten der Mikrostrukturanalyse:

  • Oberflächenstrukturen und Bruchflächen mit hoher Schärfentiefe und einer Auflösung bis in den Nanometerbereich charakterisieren
  • Kornform und -größe, Ausscheidungen und Einschlüsse untersuchen
  • Kristallografische Orientierungen durch Elektronenrückstreubeugung (EBSD) entlang eines definierten Messrasters auf der Probe bestimmen
  • Elementverteilung (auch von leichten Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff oder Sauerstoff) mit EDS messen (energy dispersive X-ray spectroscopy)

Mikrosondenmessung (ESMA)

Mit der wellenlängen-dispersiven Röntgenanalyse (WDS) an der Elektronenstrahlmikrosonde (ESMA) bestimmen wir sehr genau und ortsaufgelöst die chemische Zusammensetzung einer Probe. Besonders aufschlussreich sind dabei Konzentrationsänderungen in der Umgebung kritischer Mikrostrukturbestandteile, wie Ausscheidungen, Seigerungen, nichtmetallische Einschlüsse oder Risse.

Unsere Mikrosonden sind speziell für qualitative und quantitative Messungen der Elementverteilung ausgestattet.


Röntgendiffraktometrie (XRD)

Wir können mit XRD eine Vielzahl von Fragestellungen untersuchen, die mit dem Aufbau und der Verarbeitung von Werkstoffen zusammenhängen:

  • Phasen analysieren (qualitativ und quantitativ)
  • Kristallorientierungen (Texturen) bestimmen
  • Kristallbaufehler identifizieren
  • Eigenspannungen ermitteln

Instrumentierte Kraft-Eindringprüfung

Untersuchung von lokalen Inhomogenitäten der Härte

Eine Probe wird bis zu einer festgelegten Kraft belastet und wieder entlastet, wobei die Eindringtiefe kontinuierlich gemessen wird. Die Eindringhärte ergibt sich dann aus der Eindringtiefe bei maximaler Prüfkraft. Das lichtmikroskopische Vermessen des Eindrucks entfällt. Somit eröffnet dieses Verfahren die Möglichkeit, Werkstoffe mit sehr geringen Lasten zu prüfen. Bei geeigneter Wahl der Prüfkraft ist es möglich, lokale Inhomogenitäten der Härte, z. B. aufgrund von Gefügeunterschieden oder plastischer Verformung, zu untersuchen. mehr erfahren


ZTU-Diagramme

Das Gefüge und die Eigenschaften niedriglegierter Stähle hängen entscheidend von der Temperatur-Zeit-Geschichte ab, die ein Bauteil bei der Herstellung durchläuft. Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramme (ZTU-Diagramme) sind ein wichtiges Werkzeug, wenn es darum geht, das Potenzial eines Werkstoffes in Hinblick auf das erreichbare Gefüge zu überprüfen.

Die Erstellung kontinuierlicher Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder basiert auf der Erfassung und Auswertung von Abkühlverläufen mit Hilfe eines Dilatometers.