KONTROLLE WÄRMEBEHANDLUNG ABGESCHRECKT

Um eine hervorragende Inspektionsfläche zu erhalten, sind verschiedene Schritte im Präparationsvor- gang erforderlich, von denen jeder, unabhängig vom Material, genauso wichtig ist, wie der nächste.

Diese Schritte haben folgende Reihenfolge:
• Das Aufschneiden des zu untersuchenden Produkts (falls erforderlich), genannt “TRENNEN”.
• Standardisierung der Geometrie der entnommenen Probe (falls erforderlich), genannt “EINBETTEN”.
• Verbesserung des Oberflächenzustands dieser Probe, genannt “SCHLEIFEN & POLIEREN”.
• Charakterisierung der Probe: Sichtbarmachung der Mikrostruktur der Probe durch ein Ätzreagenz (falls erforderlich) namens “ÄTZEN” und mikroskopische Untersuchungen (optisch oder elektronisch).

=> Jeder dieser Schritte muss sorgfältig ausgeführt werden, da sonst die nachfolgenden Schritte nicht ordnungsgemäß erfolgen können.

Der Zweck des Trennens besteht darin, einen genauen Abschnitt eines Produkts zu entfernen, um eine geeignete Oberfläche für die Inspektion frei zu legen, ohne die physikalisch-chemischen Eigenschaf- ten des Metalls zu verändern. Mit anderen Worten ist es wichtig, eine Erwärmung oder Verformu- ng des Metalls zu vermeiden, die zu einer Gefüge-Veränderung oder einer Kaltverfestigung führen könnte. Das Trennen ist ein grundlegender Schritt, der die weitere Präparation und Inspektion von Teilen voraussetzt.
Das breite Angebot von PRESI an Trenn- und Präzisionstrennmaschinen mit mittlerer und großer Trenn-Kapazität, kann an alle Anforderungen hinsichtlich Schnittgenauigkeit, Dimensionierung oder Menge der zu trennenden Produkte, angepasst werden:

Alle Trennmaschinen werden mit einer Schmier- / Kühlflüssigkeit verwendet, die eine Mischung aus Wasser und Rostschutzadditiv ist, um einen sauberen Schnitt ohne Überhitzung zu erzielen. Das Additiv schützt auch die Probe und die Maschine vor Korrosion.

Tabelle 1: Auswahl der richtigen Trennscheibe

=> Die Wahl der Trennscheibe ist entscheidend, um einen übermäßigen Verschleiß oder sogar den Bruch der Trennscheibe zu vermeiden. Die Härte des Werkstücks bestimmt die Trennscheibenauswahl.

Proben können aufgrund ihrer komplexen Form, Zerbrechlichkeit oder geringen Größe schwierig zu handhaben sein. Durch die Einbettung sind sie einfacher zu handhaben, indem ihre Geometrie und Abmessungen standardisiert werden.
=> Das Erreichen einer qualitativ hochwertigen Einbettung ist wichtig, um zerbrechliche Materialien zu schützen und gute Präparationsergebnisse für das Polieren und zukünftige Analysen zu erzielen.

Vor der Einbettung sollte die Probe gesäubert werden und Schneidgrate sind zu entfernen. Eine Reini- gung mit Ethanol und in einem Ultraschallbad ist ebenfalls möglich. Dies ermöglicht es dem Harz, so gut wie möglich an der Probe zu haften und reduziert somit die Schrumpfung (Raum zwischen dem Harz und der Probe). Wenn der Schrumpf zu groß ist, kann dies zu Problemen beim Polieren führen. Schleifkörner können sich in diesem Raum festsetzen und zu einem späteren Zeitpunkt freigesetzt werden, wodurch die Gefahr der Entstehung von Kratzern auf der Probe und der Polierfläche besteht. In diesem Fall wird empfohlen, zwischen den einzelnen Schritten, die Probe in ein Ultraschallgerät zu legen. Es gibt zwei Einbettmöglichkeiten:

• DIE WARMEINBETTUNG wird bevorzugt verwendet für Kanteninspektionszwecke oder nach der metallografischen Präparation zur Vorbereitung für eine Härteprüfung. Diese Option erfordert eine Warmeinbettmaschine/ -presse.

• KALTEINBETTUNG ist zu bevorzugen:
• Wenn die zu untersuchenden Teile zerbrechlich / druckempfindlich sind
• Wenn sie eine komplexe Geometrie haben, z. B. eine Wabenstruktur.
• Wenn eine große Anzahl von Teilen in Serie eingebettet werden soll.

Das Kalteinbettverfahren kann angewendet werden mit:

Kalteinbettmittel bieten aufgrund der Kapillarwirkung des flüssigen Harzes nicht immer eine plane Fläche auf der Rückseite. Vor dem ersten Schleifschritt wird diese konkave Oberfläche (Meniskus) durch einen kurzen Schleifschritt mit Schleifpapier entfernt. Wichtig ist, dass bei diesem Vorgang die beiden Seiten der Einbettung parallel sind.

Um den Anforderungen der Benutzer gerecht zu werden, bietet PRESI eine ganze Reihe von Kaltein- bettformen an. Das Kalteinbettverfahren hat verschiedene Einbettformen mit diversen Durchmes- sern von Ø 20 – 50 mm. Diese sind in verschiedene Typen unterteilt: transparente Formen mit der Bezeichnung “KM2.0”, Silikon-, Teflon- oder Polyethylenformen.

Die Kalteinbettung ist auch flexibler als die Warmeinbettung, weil es unterschiedliche Einbettformen für spezifische Anforderungen gibt.

Die letzte und entscheidende Phase in der Probenpräparation ist das Schleifen und Polieren. Das Prinzip ist einfach, jeder Schritt verwendet ein feineres Schleifmittel als der vorherige. Ziel ist es, eine plane Oberfläche zu erhalten ohne Kratzer und ohne Artefakte, die die Durchführung metallographischer Kontrolluntersuchungen, wie mikroskopische Analysen, Härteprüfungen, Mikrostruktur- oder Messungen, beeinträchtigen würden.

PRESI bietet eine breite Palette an manuellen und automatischen Schleif- und Poliermaschinen mit einer großen Auswahl an Zubehör für alle Anforderungen an, vom Vorpolieren bis zum Superfinish und Polieren von Einzel- oder Serienproben.

Für die Härteprüfung ist das Polieren mit einer automatischen Poliermaschine aus dem Mecatech-Sortiment am besten geeignet.

Alle folgenden Schleif- und Polierprozesse sind für die automatische Probenpräparation angegeben (für das manuelle Schleifen und Polieren: Berücksichtigen Sie nicht die Kopf-Parameter). Die Präparationsprozesse dienen zur Information und Beratung.

Alle ersten Schritte jeder Schleif- und Polieranleitung werden als “Nivellieren” bezeichnet und beste- hen darin, Material schnell zu entfernen, um eine plane Oberfläche der Probe (und des Einbettmittels) zu erhalten. Die unten angegebenen Parameter sind standardisiert und können daher nach Bedarf geändert werden.
Der Probenandruck variiert je nach Probengröße, im Allgemeinen gilt jedoch Folgendes: 1 daN pro 10 mm Einbettdurchmesser für die Schleifschritte (z. B. Ø 40 mm = 4 daN), dann die Kraft bei jedem Polierschritt mit einer Schleifsuspension um 0,5 daN reduzieren.

 

Dieser Polierprozess wird für oberflächlich und kernbehandelte Stähle empfohlen:

Hinweis: Für eine Probe nach einem metallografischen Trennschnitt ist eine Nivellierung mit dem I-Max R – 54μm – Diamantschleifscheibe ausreichend. Wenn mehr Material entfernt werden muss, sollte ein I-Max R- Diamantschleifscheibe mit einer größeren Korngröße (75μm oder sogar 125μm) verwendet werden. Das Schleifen erfolgt mit einer I-Max R-Diamantscheibe. Diese harzgebundenen Diamantscheibe kann mehrere hundert Schleifpapiere ersetzen. Sie bieten eine gute Ebenheit zum Polieren von hart- metallischen Werkstoffen.

Beim Schleifen ist es nicht erforderlich, die Drehrichtung von Kopf und Platte umzukehren, da dies die Ebenheit nachteilig beeinflussen kann. Das Umkehren der Drehrichtungen kann jedoch hilfreich sein, wenn eine große Menge Material entfernt werden muss. Ein 3-Stufen-Polierprozess reicht für die Härteprüfung aus. Die mit der 3-μm-Suspension präparierte Oberfläche hat sehr feine Kratzer, diese sind fein genug, um die Härteeindrücke ablesen zu können. Das Poliertuch mit der RAM-Struktur kann auch durch ein ADRII-Poliertuch ersetzt werden.

Wenn eine strukturelle Beobachtung erforderlich ist, kann ein 1μm-Finish auf einem NT-Poliertuch folgen.
Schließlich kann ein Superfinish mit PRESI Nr. 3 Aluminiumoxid verwendet werden, um beispielsweise den Reinheitsgrad zu ermitteln.

Dies ist ein zweiter möglicher Polierprozess für oberflächlich- oder kernbehandelte Stähle:

Für diesen zweiten Polierprozess wird Schritt 2 durch eine MED-R-Schleifscheibe ersetzt. Diese Scheiben tragen Einbettmittelkissen, welche es ermöglichen eine gute Planheit zu erhalten. Es wird mit einer Gel2+ – Schleifsuspension für MED-R verwendet, die ein 2-in-1-Produkt ist (die Schleifsus- pension und das Schmiermittel sind bereits gemischt und gebrauchsfertig).

Zum Diamantpolieren werden die Schritte 3 und 4 unter Verwendung von konzentrierten polykristal- linen LDP-Suspensionen durchgeführt. Polykristalliner Diamant hat mehrere scharfe Kanten, die zum Polieren mittelharter bis harter Materialien geeignet sind. Wenn die zu polierenden Materialien korrosionsempfindlich sind, können LDP-Diamantsuspensionen durch wasserfreie, polykristalline ADS-Diamantsuspensionen ersetzt werden.

 

Manchmal ist es notwendig, den Polierprozess entsprechend der Behandlung anzupassen, insbesondere
bei nitrierten Stählen.

Hinweis: Die Nivellierung mit P320-Schleifpapier ist für eine Probe aus einem metallografischen Trennschnitt ausreichend. Wenn mehr Material entfernt werden muss, sollte ein Schleifpapier mit größerer Körnung verwendet werden. Bei nitrierten Stählen ist das Polieren mit I Max R oder MED-R zu aggressiv und es kann die Beschich- tung beschädigt werden. Es ist daher vorzuziehen, die I-Max R Diamantschleifscheibe durch ein P320-Schleifpapier zu ersetzen. Die folgenden Schritte werden herkömmlicherweise unter Verwendung von Poliertüchern und LDP Diamantsuspensionen und dem zugehörigen Schmiermittel Reflex LUB durchgeführt. Schließlich ist das Superfinishing optional mit Aluminiumoxid auf einem mit NT beflockten Poliertuch möglich.

Behandelte Stähle werden im Allgemeinen mit einer 4% igen Nital-Ätzlösung geätzt (mit Ausna- hme von rostfreien Stählen, die eine eigene Ätzlösung haben). Dies zeigt die Struktur und hebt bei nitrierten Stählen die Beschichtung (weiße Schicht) hervor. Alle vorgestellten mikroskopischen Aufnahmen wurden mit der PRESI VIEW-Software erstellt:

In der Regel werden Härteprüfungen durchgeführt, um Bauteile zu überprüfen. Starke Härteun- terschiede werden aufgezeigt, wenn die Wärmebehandlung nur oberflächlich stattgefunden hat (Am Rand gehärtet, Kern noch weich), und leichte Härteunterschiede (mit ziemlich ähnlichen Härtewerten) bei einem durchgehend Wärmebehandelten Bauteil. Zur Durchführung dieser Härteprüfungen sollte der Härteprüfer PRESI HZ 10-4 mit der Presi Touch Pattern-Software verwendet werden.

Abb. 30: Werkstück mit Härteverlauf

Abb. 31: Stahl – induktionsgehärtet