金属晶粒结构

Metallische Gefüge und ihre mikroskopische Untersuchung

Metallische Werkstoffe werden häufig über ihre innere Struktur, die sogenannte Gefügestruktur,解释。在dieser应用注释中,die In Zusammenarbeit mit Zeiss, einem führenden Hersteller optischer und optoelektronischer Geräte, ausgearbeitet wurde, erfahren Sie alles, was Sie über die Gefügeeigenschaften von Metallen, das Präparieren von Werkstoffen für die Gefügeanalyse und die Interpretation der Ergebnisse wissen müssen。

下载完整的申请说明

Gefugeeigenschaften冯Metallen

Ein metallisches Gefüge setzt sich aus kristallinen, Einzelbereichen, den sogenannten“Körnern”,zusammen。Aufbau, Größe und Orientierung der Körner ergeben sich ausder verwendeten Metallzusammensetzung (Legierung)和Entstehungsgeschichte des Werkstoffes (Schmiedestück, Gussstück, additiv gefertigtes Bauteil)。贝德·厄斯达朗德·沃克斯托夫·沃克森diese Körner aus der Schmelze, interageren miteinander und mit " Fremdbestandteilen " wie Phasen und Verunreinigungen。在der Regel ist diese Gefügestruktur der technischen Verwendung angepassistant。

Korngröße und -orientierung sowie andere Gefügeeigenschaften机械与技术的直接联系。Gefügeeigenschaften hängen aber auch von späteren äußeren Einwirkungen ab, wie:
  • chemischen Prozessen
  • Prozessen (z. B. Wärmebehandlungsverfahren)
  • mechanischen Einflüssen (z. B. Umformungsprozessen, wie Schmieden, Walzen, Biegen usw.)

Mikrogefuge

Metallische Gefuge
神甫1:Reines Kupfer, geätzt, DIC。

Das Mikrogefüge kann nur unter einem Mikroskop (Stereomikroskop, Lichtmikroskop, Digitalmikroskop, Elektronen- oder Transmissionselektronenmikroskopie) beurteilt werden。Normalerweise liegt die Größe der beobachteten Merkmale im Bereich von wenigen毫米计bis Mikrometern和sogar纳米。Gefügebetrachtungen kommen bei zahlreichen Untersuchungen zum Einsatz, beispielsweise der Bestimmung von Korngrößen, der Fehleranalyse, der Zielpräparation in der Mikroelektronik, der Prüfung von Schweißnähten aller Art under der Fehleranalyse。

Makrogefuge

Metallische Gefuge
Abb 2: Makroaufnahme eines gegossenen Blocks aus reinem Kupfer, geätzt。

Das Makrogefüge kann mit dem bloßen Auge, einem Vergrößerungsglas oder einem Stereomikroskop betrachtet werden。Diese Beobachtungen werden jedoch weniger häufig verwendet als die Prüfung des Mikrogefüges。祖安文敦根,贝登达Makrogefüge begutachtet wd, gehören üblicherweise die Prüfung von Schweißnähten sowie Gussstücken einiger Nichteisenmetalle oder die Verformung und oggossenen oder geschmiedeten Werkstücken。Eine erste Beurteilung von Beschichtungen oder几何trien kann ebenfalls Ziel einer Prüfung des Makrogefüges sein。

Warum die Beurteilung am Mikroskop?

Nach Abschluss der金相学Präparation können die Gefügeeigenschaften eines Metalls unter einem Mikroskop untersucht werden, um Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften des werkstoff zu ziehen。Mikrostrukturbeurteilungen sind也nicht nur Mittel zur Eigenschaftsprüfung bei Konstruktion und Verarbeitung, sondern spielen auh eine grole bei der Beurteilung von Schadensfällen

Lichtmikroskopisch zu beurteilende Gefügebestandteile信德:
  • Körner/水晶mit ihren Korngrenzen
  • 金属间阶段和Ausscheidungen
  • Nichtmetallische Einschlüsse (NMI) und Phasen
Die Beurteilung werden folgende Kriterien herangezogen:
  • 艺术和形式
  • Große和Anzahl
  • Verteilung和Orientierung


奥地利所有的信息系统möglich,德国的信息系统(Gefüges),德国的信息系统(Gefüges) Rückschlüsse德国的信息系统möglichen德国的信息系统。

Legierungen对

Heutige Werkstoffe sind der Praxis in Gemenge verschiedener chemischer emente, man sprict in solchen Fällen auch von einer " Legierung "。Stahl und Gusseisen sind im Grunde基因组men Legierungen auf base von Eisen (Fe) mit Zulegierung von Kohlenstoff (C), der für die Härte des Eisenwerkstoffes verantwortlich ist。“我的世界,我的世界,我的世界,我的世界,我的世界,Härte和Zähigkeit。”

Metallische Gefuge
神师3:perlitsches Gusseisen mit Lamellengraphit, geätzt mit Nital。Der Kohlenstoff tritt hauptsächlich als Graphit in lamellarer Form auf,是eine verminderte femerkeit zur Folge hat。Die perlitsche矩阵selber hat eine ausreichend hohe Härte。
图片报augenome mit ZEISS Axio成像仪,Objektiv 50x, Hellfeld

Metallische Gefuge
神师4:Ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit, geätzt mit Nital。Der Kohlenstoff tritt hauptsächlich als kugglier格式的图形。Die Kugelform bewirkt eine bessere fatikeit im Vergleich zu lamellarem Gusseisen, Die Härte des Werkstoffes ist jedoch aufgrund des fehlenden Zementits im rein ferritischen Grundgefüge geringer。
图片报aufgenome mit蔡司Smartzoom 5, Vergrößerung:约500倍

Metallische Gefuge
神师五:铁利提舍尔·斯塔尔麻省理工学院0,1% C, geätzt mit Nital。Der Kohlenstoff tritt hauptsächlich als Zementit und im geringen Anteil von Perlit zwischen den Ferritkörnern auf。Das somit fast rein ferritische Gefüge hat eine geringe Härte, aber eine sehr gute Zähigkeit。
图片报aufgenome mit ZEISS Smartzoom 5, Vergrößerung 500x, Koaxialbeleuchtung mit geringem Ringlichtanteil

Metallische Gefuge
Abb 6: ferritisch - pertitscher Stahl mit ca. 0, 2% C, geätzt mit Nital。Der Kohlenstoff tritt hauptsächlich als Zementitlamelle im härteren perlitschen Anteil neben den Ferritkörnern auf。达都尔奇,他是一个伟大的人。他说:“我是说,我是说,我是说,我是说,我是说。Ein solches Gefüge hat eine höhere Härte als der Stahl in Abb. 5, aber eine geringere Zähigkeit。
ZEISS Axiolab, Objektiv 50x, Hellfeld

金相学Präparation von Metallen für die Untersuchcung des Mikrogefüges

模具磨削für模具richtige Gefügedarstellung ist模具ordnungsgemäße金相che Präparation。我是这样的,我是这样的,我是这样的,我是这样的。

1.Schritt: Trennen eines Werkstücks für die Untersuchung des Mikrogefüges

Zum Erhalt einer repräsentativen Probe des Werkstücks wurddas磨料Nasstrennschleifen verwendet。Der Trennvorgang sollte so gewählt werden, dass keine gefügeverändernden Schädigungen eingebracht werden。Außerdem sollte er auf Werkstoff und Anwendung abgestimmt sein。

Metallische Gefuge
神甫七:上帝赐予我们生命,赐予我们生命,赐予我们生命。内燃机,内燃机,内燃机einsatzgehärtete别列希,索林,辛希里奇Gefüge和Härte, untersucht, werden和,muss daher, ausgetrent, werden。

Weitere Informationen

2.施里特:爱因斯坦·冯·普罗本für die Untersuchung des Mikrogefüges

我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国。Hierfür stehen die verschiedensten Techniken und Einbettmittel für das Warm- und Kalteinbetten zur Verfügung。在关于环氧化合物的研究中。
  • Kalteinbetten:双祖约100°C下正常druck oder im真空
  • Warmeinbetten: bis马克斯。350巴和180°C

Metallische Gefuge

神甫八:几何学的变化。他说:“这是一个伟大的国家。”Präparationsergebnis和“ermöglicht效率”Präparation。

Weitere Informationen

3.Schritt: Schleifen und Polieren von Proben für die Untersuchung des Mikrogefüges

Der schichtigste Schritt beim Präparieren einer探针für die Mikroskopie。Während dieses Vorgangs怪死makroskopische Rauheit der Schliffoberfläche so weit verringert怪,dass die Probe eine spiegelnde Oberfläche erhält。

我们的国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家,Vergrößerungsglas, genügen,我们的国家,gröbere,我们的国家,我们的国家,stärkeren Säuren。(Solche Proben werden häufig nicht eingebettet,嗯Zeit zu sparen)

Der Spiegelglanz ist jedoch die Voraussetzung, dass mikroskopische Gefügebestandteile überhaupt erst im Auflichtmikroskop sichtbar gemacht werden können。Das Schleifen und Polieren zum erzeeugen einer spiegelnden Oberfläche hat folgenden Ablauf:
  • Zunächst野死Oberfläche plangeschliffen。
  • Die Oberfläche狂野的dann über den schonenden Abtrag mit feinen bis sehr feinen Abrasivstoffen nach dem Planschleifen poliert, bis naheu alle geschädigten Bereiche von der Oberfläche ententwurden, meist mit Diamant,氧化铝oder kolloidalem Siliziumdioxid auf entsprechenen Poliertüchern und -scheiben。
  • Der Erfolg Der Präparation für das folgende Ätzen kann meist schon im Differentiellen interferenkontrast (DIC) - Auflicht-Mikroskopen的einer Kontrastoption - überprüft werden, Der geringste Verformungen Der Oberfläche zeigt。Wenn under DIC weiterhin Verformungen erkennbar信德,信德weitere Polierschritte nötig。
  • Der Ätzvorgang verstärkt Kontraste,在地狱中死去。Meist kommen hier nur schwache Säuren zum Einsatz。
  • Für niedrig- oder mittellegierte Kohlenstoffstähle sowie Gusseisen野生sehr häufig schwache 1% - 3%ige酒精酒Salpetersäure (Nital) benutzt。
  • Korrosionsbeständige Stähle erfordern spezielle Ätzungen, zum Beispiel Farbätzungen。


Metallische Gefuge
Abb 9: Schweißnaht auf 2 Stufen SiC-Folie geschliffen, danach Makroätzung mit 5%iger wässriger Salpetersäure。
图片报augenome mit ZEISS Stemi 508 Stereomikroskop, Vergrößerung: 15x

Metallische Gefuge
Abb. 10: Ferritischer Stahl mit Titankarbid und oxidischen Einschlüssen nach mechanischer Präparation bis 1 μm Diamant。我爱你,我爱你。模具探头nicht geätzt。
ZEISS Axio成像仪,DIC, Objektiv 100x

Metallische Gefuge
Abb 11: Korrosionsbeständiger austenitischer Stahl nach Endpolitur mit OP-S und anschließender Farbätzung nach Lichtenegger und Bloech。Austenitkörner mit Zwillingen und Seigerungsstreifen in Verformungsrichtung werden sichtbar。
图片报augenome mit ZEISS Axio成像仪,Hellfeld, Objektiv 20x

Metallische Gefuge
Abb. 12: Korrosionsbeständiger austenitisch-ferritischer Stahl (Duplex) nach elektrotischer Ätzung在20%iger Natronlauge。Die Austenitkörner (hellbraun) sinind in Die blau-bräunliche ferritische Matrix eingebettet。
ZEISS Axiolab, DIC, 20x Objektiv


Weitere Informationen

Beschreibung metallischer Kornstrukturen mittels分析

Nach einer erfolgten金相学chen Präparation können metallische Grundstrukturen unter einem Lichtmikroskop sichtbar gemacht und analysiert werden。Das geschieht typischerweise mit Vergrößerungen von 25x bis 1000x,是die Grenze in der klassischen Lichtmikroskopie darstellt。Gitterfehler, Strukturen und Bestandteile auf submikroskopischer Ebene (<1 μm) bis in den atomaren Bereich werden一个Elektronenmikroskopen beurteilt。

表1:Beispiele für die Verwendung von Kontrastverfahren für die Gefügecharakterisierung von Metallen

Kontrastverfahren

Zur Beurteilung der Gefügeeigenschaften von Metallen steht eine Reihe von Kontrastverfahren Zur Verfügung。Ihre Wahl des kontrastverfarens hängt von mehren Faktoren ab, darunter dem zu bearbeitenden Werkstoff und den zu analysierenden Eigenschaften。Welche Kontrastverfahren sind verfügbar und wann werden sie verwendet?

Hellfeld
Das Hellfeld wild als Standardverfahren für alle Arten von Werkstoffuntersuchungen eingesetzt。Risse und polen, nichtmetallische Phasen und Oxidationsprodukte werden erst im ungeätzten Zustand betrachtet, da diese in der Regel ein anderes Reflexionsverhalten als der metallische Grundwerkstoff aufweisen。我的生命之旅和生命之旅Gefügecharakteristika我的生命之旅,我的生命之旅Ätzung durchgeführt我的生命之旅。

Metallische Gefuge
神师13:Laserschweißnaht an hochlegierten Stählen mit Rissen und Poren nach elektrolytischer Ätzung。Diese sind berits im ungeätzten Zustand sichtbar, der interstalline Verlauf der Risse kann aber erst nach erfolgter Ätzung beurteilt werden。
ZEISS Axio成像仪,Hellfeld, Objektiv 5x

Dunkelfeld

Das Dunkelfeldverfahren findet hauptsächlich在der Mikroskopie von nichtmetallischen Materialien anwenddong。Einige Vorteile bietet dieses Kontrastverfahren jedoch auh für金属,wenn es um die Beurteilung von farbigen Strukturen, wie Lackschichten和kunstststoff beschichtungen auf metallischen基底。Ebenso kann dieser Kontrast für die Beurteilung von korrosionsproducdukten genutzt werden。Für die Darstellung sehr feiner Kratzer auf polierten Proben kann man das Dunkelfeld als Methode zur Überprüfung der Schliffqualität einsetzen。

Metallische Gefuge
神祗14:Korrodierter Bereich an einem Messingrohr, ungeätzt。Im Dunkelfeld erscheinen reflektierende Bereiche dunkel (Metallsubstrat), während die Korrosionsprodukte in ihrer Eigenfarbe betrachtet werden können。
ZEISS Axio成像仪,Dunkelfeld, Objektiv 20x

Differenzieller Interferenzkontrast (DIC)

差异干涉系统在nützliches Werkzeug, um sehr feine Verformungen, die nach dem Poliervorgang noch在Der Oberfläche vorhanden sein können, zu analysieren。魏特辛的名字是什么? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?柴油车小瓶Unterschied ist在der Regel im Hellfeld nicht sichtbar, aber im DIC。Somit ist dieser Kontrast zur qualativen Härteunterscheidung von Phasen heranziehbar。

DIC ermöglicht auch die Sichtbarmachung von Gefügestrukturen, wie z. B. Korngrenzen, berits im ungeätzten Zustand。达米特·康恩·贝雷特·沃丹Ätzen达斯Gefüge贝勒特尔特和贝勒斯特尔anätzbaren斯托芬(korrosionsbeständige Werkstoffe) auf gesundheitsschädliche chemkalien verzichtet werden。Voraussetzung dafür ist wiederum eine perfekte Endpolitur。

Metallische Gefuge
神甫十五:Kupferlegierung nach Endpolitur。我爱你爱你爱你Reflexionsvermögens我爱你爱你gefärbt。
ZEISS Axiolab, Hellfeld, Objektiv 100x

Metallische Gefuge
神甫16:Kupferlegierung nach Endpolitur。死于苦难苦难Höhen,死于苦难苦难苦难苦难Höhen。Damit ist eine定性的Härteunterscheidung möglich。gleichzeeitig kann berits im ungeätzten Zustand Kornstruktur sichtbar gemacht werden。
ZEISS Axiolab, DIC, Objektiv 100x

Polarisationskontrast

“偏光”的发现与安文东,六边形的物质,泰坦,锌和镁。德国铝业和塞纳河军团können德国联邦政府支行Ätzung德国偏振光分析仪。大足ist eine elektrolytische Ätzung mit Tetrafluorborsäure, die sogenannte Barker-Ätzung, nötig

Metallische Gefuge
神甫17:技术大师(一级)Ungeatzte Oberflache。Aufgrund der hexonalen Gitterstruktur野生das polarisierte Licht an den Kristallebenen verstärkt oder ausgelöscht,是sich in einem Hell-Dunkel-Kontrast äußert。Durch ein sogenanntes λ/4-Plättchen wd das Bild farbig。
ZEISS Axio成像仪,Polarisationskontrast, Objektiv 20x

Metallische Gefuge
Abb. 18: aluminum - schwei ßnaht nach elektrolytischer Ätzung mit Terafluorborsäure (Barker-Ätzung) und Betrachtung im Polarisationskontrast。Die Ätzung erzeugt eine abhängig von der kristallallorientierung unterschiedliche dicke Oxidschicht,在der das polarisierte Licht interferieren kann。达都尔奇的kommt es auh hier zu Auslöschungs und Verstärkungseffekten。
ZEISS Axio成像仪,Polarisationskontrast, Objektiv 5x

Fluoreszenz

金属和金属的荧光和金属的荧光,金属的荧光和金属的荧光,金属的荧光和金属的荧光,金属的荧光和金属的荧光,金属的荧光和金属的荧光Wellenlänge金属的荧光和金属的荧光。

荧光布尔(环氧染料)是透明的环氧染料,它是透明的,是透明的,是透明的,是透明的。Eine Vakuumimprägnierung unterstützt diesen Vorgang。那是Aushärtung和Präparation康达斯米克罗斯科布里希im Blaubereich den荧光法布斯多夫安雷金和柴尔德基特丹利希im gelbgrünen贝雷希ab. Die verfüllten波伦奥德尔升起的光gelbgrün auf。

Metallische Gefuge
神甫19:孔与Riss zwischen einer WC-Beschichtung auf Stahl。Da in dem Riss Einbettmittel mit荧光粒子加速器eingedrungen ist, leuchtet dieser im entsprechenden Mikroskopkontrast gelbgrün auf。这是一种战争,它的意义是它的意义是它的意义是它的意义是它的意义是它的意义是它的意义是它的意义是它的意义是它的意义Präparationsartefakt。
ZEISS Axio成像仪,fluorzenzkontrast, Objektiv 5x

Metallische Gefuge
神甫20:在einem kohlefher - verbundwerkstoff上升。
ZEISS Axio成像仪,fluorzenzkontrast, Objektiv 20x

Lichtmikroskope für die Untersuchung der Gefügestruktur

Die Untersuchung des Mikrogefüges ist ein ausgesprochen nützliches Werkzeug in der Metallographie, da dadurch zahlreiche Informationen über Die Gefügeeigenschaften eines Metalls und seiner Merkmale bildgebend darstellbar sind。死亡wiederum kann zur Beurteilung von Konstruktion和Verarbeitung herangezogen werden, aber auh zur Qualitätssicherung和Fehleranalyse。Das Betrachten der Gefügeeigenschaften von Metallen verlangt jedoch eine Sonderoptik, da Anregungs和Objektlicht durch dieselbe Optik geführt werden。相机müssen zudem hohe Kontrastwerte verarbeiten können。
  • Um Strukturen im Bereich von mm bis hin zu ca. 1 μm zu visualisieren werden sogenannte Auflichtmikroskope eingesetzt(典型的sind dabei beim Materialmikroskop 10x/20x/50x/100x Objektiven)。大贝·坎德·博form sowohl aufrecht als auch invers sein, wobei Letzteres für große Proben oder Betrachtung von festgespannten Proben in Probenhaltern vorteilhaft ist。
  • Hochauflösende Stereomikroskope trifft man bei der Gefügeinterpretation hinggenen selten an。“我是Mikroskop erzeugte Bild muss werklichkeitgetreu sein和hetigen Dokumentationsumgebungen einzubauen sein”。

Prazise Bildfeldebnung (EPI)

我的家乡,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国,我的祖国。Zur Objektvermessung muss das Objektiv zudem eine präzise Bildfeldebnung aufweisen。Derartige, speziell für Auflichtpräparate optimierte Objektive sind am Kürzel“EPI”zu erkennen (z. B. das蔡司50x EC EPIPLAN Best.-Nr.;422070-9961-000)。

Digitalkameras

Zum Messen und Dokumentieren sind die Anforderungen Digitalkameras für metallische Proben zu optimieren。Eine hohe Dynamik des bildgebenden Kamerachips bildet Metalloberflächen in ihrer Kontraststärke optimal ab. Um Eine solche Kamera (z. B. die ZEISS Axiocam 305) praxisnah nutzen zu können, sind spezielle, industrielle Softwarepakete erhältlich。(z. B.“ZEN core”mit den Materialmodulen)。

Mikroskope毛皮Einsteiger

Einsteigermikroskope wie das " ZEISS Primotech " beinduten die gängigsten Kontrastverfahren und können zudem mit vereinfachten Softwaren " MATSCOPE " bis hin zu Tablet-Lösungen(“MATSCOPE”用于ipad) genutzt werdenn。

Digitalmikroskope

“数字显微镜”的机器für Gefügeuntersuchungen zunehmend有趣。在这个国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家,我们的国家rücken我们的国家,我们的国家,我们的国家。Diese decen deit einen relativ weiten Vergrößerungs-和Anwendungsbereich ab. Gerade die digitale Nachbearbeitung mit vielfältigen Messaufgaben ist mit Auflichtmikroskopen so nicht möglich。Allerdings können Digitalmikroskope mit der guten Auflösung von Auflichtmikroskopen nicht mithalten, was bei sehr kleinen Gefügebestandteilen nachteilig ist。


载着你的死亡申请笔记

Erfahren Sie mehr über andere Werkstoffe

Wenn Sie mehr über die Materialographie anderer Metalle und Werkstoffe erfahren möchten, können Sie siich auf unserer Seite uber Werkstoffeinformieren。

Hier finden Sie die vollständige应用说明

Möchten Sie die vollständige Application Note zu metallischen Gefügen und ihre mikroskopische Untersuchung lesen?在这里getheszum下载。

Diese应用说明wurde von unserem Anwendungsspezialisten Holger Schnarr in Zusammenarbeit mit den Experten für optische und optoelektronische Geräte von蔡司ausgearbeitet。Genauere Informationen über metallische Kornstrukturen und ihre Beurteilung am Mikroskoperfahren Sie von unseren Anwendungsspezialisten