
Metallographie in Qualitätssicherung und Schadensanalyse
Beschreibung
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Im vorliegenden Buch wird eine kurze Einführung in die Werkstoffkunde gegeben sowie der Einfluss der Herstellung und Verarbeitung auf die Gefügestruktur geschildert. Die Lage und Entnahme der Schliffe an einem Bauteil ist ein entscheidender Schritt, der sich auf das Ergebnis der metallographischen Analyse auswirkt. Bereits hier muss gezielt vorgegangen werden, damit herstellungs- und betriebsbedingte Fehler im Bauteil zuverlässig erfasst werden. Die Bewertung der Zulässigkeit von Unregelmäßigkeiten erfordert die richtige Präparation, Erfahrung bei der makroskopischen und mikroskopischen Beurteilung und Kenntnisse der zugehörigen Normen und Richtlinien. Zahlreiche Dokumentationen und Fallbeispiele sollen Hilfestellung in der praktischen Vorgehensweise geben. Die charakteristischen Merkmale unterschiedlicher Fehlerarten werden im Zusammenhang mit einer optimierten Vorgehensweise bzw. der Darstellung alternativer Methoden bei der Präparation erläutert. Schadensfälle stellen eine besonders schwierige Aufgabenstellung für Metallographen/Metallographinnen dar. Entscheidend für den Erfolg ist die Vorbereitung der Untersuchung, die Wahl der Schlifflage und -ebene. Es werden praktische Anleitungen zur Lösung dieser Aufgabe gegeben und diese an Beispielen erklärt. Wissenslücken in den angrenzenden Gebieten der Festigkeitslehre, Metallkunde sowie Fertigungstechnik werden durch eine Begriffssammlung im Anhang geschlossen, sodass die Anleitungen zum praktischen Arbeiten in diesem Buch auch ohne weiterführende Literatur umsetzbar sind. Das Buch wendet sich an: Werkstoff -, und Materialprüfer/-innen sowie Metallographen und Metallographinnen, Sachbearbeiter/-innen bzw. Technische Mitarbeiter/-innen aus der Fertigung und dem Labor, die Werkstoffe, Bauteile und Herstellungsverfahren qualifizieren und untersuchen, Techniker und Ingenieure aus den Bereichen Prozessoptimierung, Qualitätssicherung, Bearbeitung von Schadensfällen und Reklamationen, die metallographische Untersuchungen in Auftrag geben sowie Schlussfolgerungen erstellen und bewerten.
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Inhalt
- Cover
- Titel
- Impressum
- Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Schliffherstellung und -präparation
- 3 Durchführung einer Gefügeanalyse
- 3.1 Gefügezustand und Beschaffenheit
- 3.2 Grundlagen der Gefügeanalyse
- 3.2.1 Verwendung von Zeugnissen, Spezifikationen und Normen
- 3.2.2 Verwendung von Zustands- und Phasendiagrammen
- Phasendiagramm
- Eisen-Kohlenstoff -Diagramm
- Stahlbereich
- Gusseisenbereich
- Zustandsdiagramme - Einfluss Abkühlgeschwindigkeit und Legierungselemente (Stahl)
- Phasendiagramm - Aluminiumlegierungen
- Thermodynamische Phasenberechnung
- 3.2.3 Bestimmung der Korngröße
- 3.2.4 Zusammenfassung Grundlagen Gefügeanalyse
- 3.3 Gefügeanalyse bei Halbzeugen
- 3.3.1 Ort der Schliffentnahme
- 3.3.2 Herstellungsbedingte Einflüsse auf die Gefügeausbildung
- 3.4 Fallbeispiel
- 3.4.1 Überprüfung der ordnungsgemäßen Wärmebehandlung und des Gefüges
- 3.5 Gefüge- und Strukturanalyse bei Bauteilen
- 3.5.1 Einfluss der Herstellungsbedingungen auf die Gefügeausbildung
- Erstarren und Abkühlen
- Umgebungsbedingte Oberflächenveränderungen
- Umformung
- Bearbeitete Oberflächen
- Wärmebehandlungen
- 3.5.2 Randschichthärten - Stahl
- 3.5.3 Einsatzhärten - Stahl
- 3.5.4 Thermochemische Diffusionsbehandlung
- 3.5.5 Oberflächenbeschichtungen
- Verzinkungen
- Hartchromschichten
- Titanaluminiumbeschichtung
- Beschichtungen über Lichtbogen
- 3.5.6 Optimale metallographische Präparation von Randeffekten und Schichten
- Bestimmung der Dicke von Metall- und Oxidschichten
- Lose anhaftende, poröse Schichten - Korrosions- und Oxidationsschichten
- Sehr dünne Schichten
- 3.5.7 Einfluss des Betriebs auf die Gefügeausbildung
- Temperatur
- Medium
- 3.5.8 Fehlstellen in Stahlguss und Schmiedestücken
- 3.6 Fallbeispiel
- 3.6.1 Gebrochene einsatzgehärtete Rolle
- 3.6.2 Kesselrohre mit Heißwasseroxidation
- 3.6.3 Prüfung einer auftragsgeschweißten Hartstahlschicht in einem Lagerkörper
- 3.6.4 Sanitär-Metallschlauch mit abgerissenem Gewinde
- 3.7 Übungen zur Gefügeinterpretation
- 4 Metallographische Methoden zur Untersuchung von Bauteilen
- 4.1 Mobile Härteprüfung
- 4.1.1 Einschränkungen
- 4.1.2 Fehlerquellen
- 4.1.3 Fallbeispiel
- Überprüfung der sachgemäßen Schweißung einer Stutzenrundnaht
- Beanstandung der Oberflächenhärte eines Kesselrohrs
- Einfluss der Betriebstemperatur auf die Oberflächenrandzone einer Nickellegierung
- 4.2 Ambulante Metallographie
- 4.2.1 Allgemeine Anwendung
- 4.2.2 Bewertung von Kriechschädigung
- 4.2.3 Einschränkungen
- 4.2.4 Fehlerquellen
- 4.3 Minimalinvasive Kleinprobenuntersuchung
- 4.3.1 Einschränkungen
- 4.3.2 Fehlerquellen
- 4.4 Bohrkerne
- 4.4.1 Einschränkungen
- 4.4.2 Fehlerquellen
- 4.5 Fallbeispiel
- 4.5.1 Überprüfung von Schweißnähten in einem Pumpengehäuse
- 4.6 Metallographische Untersuchung mit Schliffen
- 4.6.1 Einschränkungen
- 4.6.2 Fehlerquellen
- 4.6.3 Makroschliffuntersuchung
- 4.6.4 Ort der Schliffentnahme
- 4.6.5 Auswahl der Schliffebenen
- 4.7 Fallbeispiel
- 4.7.1 Rissbildungen in einer austenitischen Mischschweißver bindung
- 5 Metallographische Untersuchung von Fehlern in der Bauteilstruktur
- 5.1 Ziele und Vorgehensweise
- 5.2 Besondere Maßnahmen bei der Schliffherstellung
- 5.3 Metallographische Untersuchung von Fehlern im Schweißnahtbereich
- 5.3.1 Makroskopische Unregelmäßigkeiten
- 5.3.2 Mikroskopische Unregelmäßigkeiten
- 5.4 Analyse herstellungsbedingter Fehlstellen
- 5.5 Quantifizierung von Anzeigen der zerstörungsfreien Prüfung
- 5.5.1 Aufgabe der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung
- 5.5.2 Anforderungen an die Schliffherstellung und Präparation
- 5.5.3 Festlegung der Sägeschnitte und Schliffentnahme
- 5.5.4 Besondere Maßnahmen bei der Schliffherstellung
- 5.6 Besondere Präparationstechniken
- 5.6.1 Vibrationspolieren für mikroskopische Fehlstellen und Gefügefeinstrukturen
- 5.6.2 Aufbrechen von Rissen/Fehlstellen
- 5.7 Fallbeispiel
- 5.7.1 Metallographische Untersuchung von Anzeigen einer Durchstrahlungsprüfung
- 5.7.2 Rissbildung in einem Rotorgehäuse
- 5.7.3 Oberflächenanrisse in einem Rohr unter Innendruck
- 5.7.4 Herstellungsbedingte Oberflächenrisse in einem Gehäuse aus stenitischem Ferroguss
- 6 Metallographische Untersuchung gebrochener Teile
- 6.1 Vorbereitung der Bruchfläche
- 6.2 Makroskopische Bruchflächenanalyse
- 6.2.1 Analyse der Bruchfläche
- 6.2.2 Identifizierung der Bruchausgangsstelle
- Dauerbruch
- Gewaltbruch bzw. statischer Anriss
- 6.3 Anforderungen an die Schliffherstellung und Präparation
- 6.4 Fallbeispiel
- 6.4.1 Gewaltbruch in Halteringen
- 6.4.2 Dauerbruch einer Kurbelwelle
- 6.4.3 Bruch eines Eckventils mit Verlängerungsstück
- 7 Begriff serläuterungen
- 8 Zusammenstellung der wichtigsten Ätzmittel
- Literatur
- Index
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