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GrundpraktikumVersuchsreihe:

Materialwissenschaft

Metallographie B402

Stand: 02.03.2012

Ziel des Versuchs: Es soll durch Nutzung metallographischer Methoden nachgewiesen werden, dass die Eigenschaften eines Werkstoffes wesentlich von der Gefügeausbildung bestimmt werden und dass das Gefüge und damit die Eigenschaften durch technologische Maßnahmen beeinflusst werden können. Inhalt

1  Einleitung .................................................................................................................... 1 

2  Grundlagen ................................................................................................................. 1 2.1  Ziel und Methoden metallographischer Untersuchung .................................................... 1 2.2  Präparation ..................................................................................................................... 1 

2.2.1  Systematische Präparation .............................................................................................................. 1 2.2.2  Reproduzierbarkeit ......................................................................................................................... 1 2.2.3  Wahres Gefüge ................................................................................................................................ 2 2.2.4  Probennahme .................................................................................................................................. 2 2.2.5  Trennen ........................................................................................................................................... 3 2.2.6  Einfassen ......................................................................................................................................... 4 2.2.7  Schleifen und mechanisches Polieren ............................................................................................. 5 2.2.8  Kontrastieren .................................................................................................................................. 7 

3  Versuchsdurchführung ................................................................................................ 8 3.1 Verwendete Proben .............................................................................................................. 8 3.2 Verwendete Geräte ............................................................................................................... 8 3.3 Versuchsablauf ...................................................................................................................... 8 

4  Versuchsauswertung ................................................................................................... 8 4.1 Auswertung der Proben ......................................................................................................... 8 4.2 Untersuchung an einer Schweißnaht ..................................................................................... 8 4.3 Gefügeänderung durch Wärmebehandlung ........................................................................... 8 4.4 Zusammenfassung / Wertung ................................................................................................ 8 

5  Literatur ...................................................................................................................... 9 

B402 Metallographie

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1 Einleitung Der Name Metallographie wird heute dem Teilgebiet der Metallkunde vorbehalten, das sich mit dem Zusammenhang zwischen den Zustandsdiagrammen, dem Gefügeaufbau und den Eigenschaften der Metalle und Legierungen befasst. Gleichartige Untersuchungen sind an Keramiken (Keramographie) und Kunststoffen (Plastographie) möglich.

2 Grundlagen Die Probenpräparation ist darauf ausgerichtet, das „wahre Gefüge“ einer Probe offen zu legen, sei es von Metall, Keramik, Hartmetall oder einem anderen festen Material. Mit einer systematischen Präparationsmethode gelingt dies am einfachsten. Wenn eine bestimmte Arbeitsroutine auf das gleiche Material unter gleichen Bedingungen angewendet wird, erwartet man immer das gleiche Ergebnis; das Präparationsergebnis muss reproduzierbar sein.

2.1 Ziel und Methoden metallographischer Untersuchung

Aufgabe der Metallographie ist die qualitative und quantitative Beschreibung des Gefüges metallischer Werkstoffe. Darunter soll die Ermittlung und Bestimmung der - Art - Menge - Größe - Form - örtlichen Verteilung - Orientierungsbeziehungen der Gefügebestandteile mit Hilfe direkt abbildender mikroskopischer Verfahren verstanden werden. Die umfassende Charakterisierung des Gefüges ist dabei nicht Selbstzweck, sondern wird mit der Absicht durchgeführt, Zusammenhänge zwischen chemischer Zusammensetzung, technologischen Prozessen zur Gewinnung bzw. zur Nachbehandlung metallischer Körper und der Gefügeausbildung aufzuklären sowie auf dieser Grundlage die Eigenschaften und das Beanspruchungsverhalten metallischer Werkstoffe bzw. Werkstücke verstehen zu helfen.

2.2 Präparation

2.2.1 Systematische Präparation

Um zu einer metallographiegerechten Anschlifffläche zu gelangen, bedarf es mehrerer Präparationsstufen, die folgerichtig und ohne Präparationsfehler durchlaufen werden müssen.

2.2.2 Reproduzierbarkeit

Wenn Entwicklung und Anpassung einer Präparationsmethode abgeschlossen ist, sollte sie bei jeder Anwendung auf das gleiche Material die gleichen Resultate erzielen. Die Kontrolle der Präparationsparameter ist ein wichtiger Faktor. Zu ihnen zählt: Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung, Andruckkraft der Proben, Art und Menge von Schleif-, Polier-, Schmiermittel, Präparationszeit. Diese Faktoren sind bei der Präparation von ausschlaggebender Bedeutung und beeinflussen das Endergebnis.

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B402 Metallographie

6

Unmittelbar nach der Probennahme ist die künftige Schlifffläche meist uneben, besitzt eine unzulässige Rauhigkeit und weist Bearbeitungsschichten auf (Abb. 10). Um den Anforderungen an einen metallographischen Anschliff nachzukommen, muss die Schlifffläche einer schrittweisen Feinbearbeitung unterworfen werden. Ziel der Feinbearbeitung ist es, die künftige Schlifffläche zunächst einzuebnen, danach die Oberflächenrauhigkeit zu verringern und gleichzeitig die von den vorangegangenen Präparationsschritten veränderten Materialbereiche abzutragen. Als Abrasivstoffe haben sich verschiedene Korundsorten (Al2O3), Siliziumkarbid und Diamant durchgesetzt. Universell anwendbare Poliermittel in der Metallographie sind lediglich Diamant und Tonerde.

Abb. 10: Aufbau der gestörten Oberflächenschicht und deren Abbau beim Schleifen und mechanischen Polieren

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B402 M

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B402 Metallographie

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3 Versuchsdurchführung 3.1 Verwendete Proben

Sie verwenden für diesen Versuch 5 Proben, die von Ihnen aus dem Versuch B302 (Spannung und Dehnung) ausgesucht wurden. Eine vom Betreuer vorgegebene Schweißprobe (Schiffbaustahl AH 36 [ St 52], 0,15%C)

 

3.2 Verwendete Geräte

Einbettpresse Schleifgerät Poliergerät Ätzmittel Mikroskop Mikrohärteprüfer

3.3 Versuchsablauf

Aus den von Ihnen ausgesuchten Teilen werden Mikroskopproben angefertigt. Überprüfen Sie an der vorgegebenen Schweißprobe die Härtewerte der in der Schweißnaht vorkommenden Gefüge.

4 Versuchsauswertung

4.1 Auswertung der Proben

4.1.1 Auswertung der eingebetteten Proben (Gefügeuntersuchung). 4.1.2 Untersuchung der aus 4.1.1 hervorgegangenen Ergebnisse mit den Ergebnissen aus dem Versuch B302.

4.2 Untersuchung an einer Schweißnaht

4.2.1 Vergleichen Sie die Härteverlaufskurven miteinander (Die Wertetabellen sind zu einem Diagramm zusammenzustellen. Es ist dabei zu beachten, dass die Übergängen Schweißnaht/WEZ von beiden Kurven deckungsgleich liegen). 

4.2.2 Stellen Sie aus der Härtekurve (unbehandelter Schweißnaht), der Skizze der Schweißnaht und einem Phasendiagramm eine Zeichnung her, in die Sie eine Abkühlkurve für den Stahl einfügen. 4.2.3 Zeichnen Sie in diese Skizze die Gefüge ein.

4.3 Gefügeänderung durch Wärmebehandlung

4.3.1 Bestimmen Sie die Gefügeumwandlungen in Stahl beim Temperaturanstieg auf 820°C und langsamen Abkühlen (Gefügeskizzen). Skizze siehe Anhang.

4.4 Zusammenfassung / Wertung

B402 Metallographie

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5 Literatur

Macherauch, Eckard: Praktikum in Werkstoffkunde; 10. Aufl. F. Vieweg & Sohn, Braunschweig

Merkel, Thomas: Taschenbuch der Werkstoffe; 4. Aufl. Fachbuchverlag Leipzig-Köln Ilschner, B.: Werkstoffwissenschaften; Springer-Verlag Dahl,W.: Eigenschaften und Anwendungen von Stählen Bd1+2, Augustinus

Buchhandlung, 1993 Weiler,W.: Härteprüfung an Metallen und Kunststoffen, expert, 1990 Anik, S.: Schweisseignung metallischer Werkstoffe, Dt. Verl. Für Schweisstechnik,

1995 Schumann,H.: Metallographie, Leipzig-Dt. Verl. Für Grundstoffind. 1990 Krist,T.: Leichtmetalle, Vogel-Verlag, 1969 Eckstein, H.J.: Technologie der Wärmebehandlung von Stahl; Verlag für

Grundstoffindustrie; Leipzig 1986 Al – Taschenbuch

Anlagen Anlage:

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Gefüge

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eumwandlung in Stahl

B4402 Metalloographie