Metallographie Forum

[sian25]

Hallo Forum,

wie kann ich Bainit und Martensit unterscheiden im Gefügeschliff?

Für mich sehen die recht gleich aus und bin mir nie sicher was nun tatsächlich vorliegt?! Beispielwerkstoff: Warmarbeitstahl 1.2343 (X38CrMoV5-1) mit einer Härte von 52HRC.

Gibt es evtl. bestimmte optische Unterscheidungsmerkmale im Schliff oder Härteunterschiede oder Ätzverfahren, die die beiden Gefügebestandteile unterschieldiche darstellen?

Viele Grüße
Sian

[Canadien77]

Ein gutes Beispiel findest du auf der Seite hier. Gut sieht man es bei den Bildern des 1.7147, auch wenn die Bilder an sich sehr klein sind (auch vergrößert).
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In den meisten Fällen ist Diffusion die richtige Antwort. Sollte dem nicht so sein, so kann man durch Zulegieren von Mangan alles retten. Auf jeden Fall, Rekristallisation ist nicht immer die Antwort auf alle Fragen.

[Braungardt]

Über die Härte müsstes du es eigentlich gut rausfinden können.
Martensit ist härter und vor allem durch die Gitterverzerrung (unentspannt) spröder als Bainit.
Unterschiedliche Ätzverfahren gibt es da, glaub ich, leider nicht. Denn es wrid in beiden Fällender Zementit gefärbt.
Optisch zu unterscheiden sind sie elektronenmikroskopisch.

[sian25]

Danke euch beiden!

Selbst auf den Bildern im Link ist es meiner Meinung nach schwierig die beiden auseinander zu halten. Der obere Bainit liegt eher "länglich in plattenform" vor mit weißem Inhalt. Aber bei den ersten drei Bildern im Link mit Martesnit und unterem Bainit ist es doch extrem schwierig bzw. wenn man es in der Praxis unterm Mikroskop liegen hat doch fast unmöglich

Der Unterschied zwischen angelassenem Martensit und Bainit, womöglich noch in einem Mischgefüge, ist für mich noch nicht ersichtlich.


PS: Ich habe optisch nur ein Lichtmikroskop und lekider kein REM zur Verfügung

[Braungardt]

Es ist schon nicht ganz einfach das auseinander zu halten. Aber deshalb gibt es eben auch die Möglichkeit über die Härte eine erste Aussage zu treffen. Des weiteren ist es etwas weniger schwierig die obere Bainitstufe vom Marensit zu unterscheiden als die untere. Hast du zufällig mal nen Bild da?
Bei der Unterscheidung zwischen Martensit und unterer Bainitstufe würde man im Idealfall im Martensit gröbere an C übersättigte Nadeln sehen und bei Bainit feindispers verteilten C im bainitischem Ferrit.

[sian25]

Bin erst wieder nächste Woche im Labor. Werde dann mal Bilder hochladen, bei denen ich mir unsicher bin und melde mich dann wieder.

[sian25]

So,habe nun einige Bilder bei denen ich mir unsicher bin was ich sehe.
6 Fragen und jeweils das was ich darin erkenn kann. Jeweils mit Nital geätzt (1.2343 45s lang, 42CrMo4 10s lang).

Frage 1: 42CrMo4 gehärtet (ohen Anlassen) - Härte 32 HRC: 200x - 1000x:
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-42CrMo4200x.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-42CrMo4500x.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-42CrMo41000x.jpg
Aufgrund der niedrigen Härte nach dem Abschrecken --> Bainit?
Oder ist das ein gemisch aus Martensit/Bainit/Restaustenit?

Frage 2: 1.2343 (X38CrMoV5-1) gehärtet + angelassen (52HRC) 500x - 1000x
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-12343500x52HRC.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-123431000x52HRC.jpg
--> angelassener Martensit?

Frage 3: 1.2343 gehärtet + angelassen (57HRC) 50 - 200x Längs und Querschliff:
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-1234350xMartensit.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-12343200xQuerschliffMartensit57HRC.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-12343200xLaegnsschliffMartensit57HRC.jpg
--> keine Ahnung warum die Martensitnadeln so "fein" und deutlich sind. Überhitzung? hohe Härte da viel Kohlenstoff in lösung gehen konnte bei der Überhitzung?!

Frage 4: 1.2343 gehärtet+angelassen / Seigerungen (54 HRC)
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-1234350xSeigerungen54HRC.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-12343500xSeigerungen54HRC.jpg
--> starke Seigerungen + Überhitzung?

Frage 5: 1.2343 gehärtet + angelassen (54HRC)
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-1234350xLoetung54HRC.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-1234350xLoetungLaengsschliff54HRC.jpg
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-12343500xLoetungQ54HRC.jpg
--> starke Seigerungen. Martensit? Die hellen Stellen sind nicht gut anätzbar (da nur wenig Kohlenstoff vorhanden ist?!)

Frage 6: 1.2343 gehärtet ohne Anlassen (56HRC)
http://www.imgbox.de/?pr=sian25-123431000x56HRC.jpg
--> nicht angelassener Martensit? Was ist das etwas dunklere auf en korngrenzen? Restaustenit oder Karbide?

Was seht ihr auf den Gefügebildern? Könnt ihr meine Vermutungen bestätigen?

[Kaatz]

Hallo Sian,

wie du merkst, traut sich keiner so recht an deine Fotos ran...
Ohne ZTU-Diagramm und genaue Wärmebehandlungsbedingungen ist es echt sehr schwer, etwas zu den Bildern zu sagen.
Ich versuch`s trotzdem mal:

zu Frage 1: 42CrMo4 gehärtet (ohne Anlassen) - Härte 32 HRC: 200x - 1000x:

Aufgrund der niedrigen Härte nach dem Abschrecken --> Bainit?
Oder ist das ein gemisch aus Martensit/Bainit/Restaustenit?

Also ich würde sagen, das sieht absolut nach Massivmartensit aus, denn es sind überhaupt keine Karbidchen zu erkennen, aber leider passt der Härtewert überhaupt nicht dazu! (Bist du sicher, dass der Wert richtig ist? In "Wärmebehandlung des Stahls", Volker Läpple, 9. Auflage 2006, S. 120 ist eine Grafik (Bild 6.33) enthalten, die erreichbare Härtewerte von unleg. Stahl in Abhängigkeit vom C-Gehalt angibt. Bei 0,42% C erhält man demnach Martensit mit ca. 800 HV (64 HRC). Das ist hier durch den Cr-Gehalt natürlich nicht ganz vergleichbar, gibt aber zu denken...)
Nach Bargel-Schulze liegt die Restaustenitmenge für unleg. Stahl mit 0,42% C bei ca. 2%. Das dürfte also auch nicht wirklich sichtbar sein.

Frage 2: 1.2343 (X38CrMoV5-1) gehärtet + angelassen (52HRC) 500x - 1000x

--> keine Ahnung warum die Martensitnadeln so "fein" und deutlich sind. Überhitzung? hohe Härte da viel Kohlenstoff in lösung gehen konnte bei der Überhitzung?!

Nach Optik und Härte: unterer Bainit (Zementitausscheidungen innerhalb der Ferritplatten), also schon recht kräftig angelassen

Frage 3: 1.2343 gehärtet + angelassen (57HRC) 50 - 200x Längs und Querschliff:

--> keine Ahnung warum die Martensitnadeln so "fein" und deutlich sind. Überhitzung? hohe Härte da viel Kohlenstoff in lösung gehen konnte bei der Überhitzung?!

Also das weiß ich auch nicht, was da passiert ist. Aber wenn die dunklen Nadeln Martensit sein sollen, was ist dann der helle Rest? Austenit kann das in dieser Menge nicht sein bei 0,38%C!
Wie wär`s mit Bainitnadeln (dunkel) in martensitischem Untergrund? Ich spekuliere mal: bereits im Austenitgebiet angelassen und dann etwas zögerlich abgekühlt, sodass der Beginn der Umwandlung im Bainitgebiet stattgefunden hat und der Rest dann martensitisch umwandelte?

Frage 4: 1.2343 gehärtet+angelassen / Seigerungen (54 HRC)

--> starke Seigerungen + Überhitzung?

Dem Stimme ich zu, allerdings sieht man hier recht deutlich, dass das keine Martensitnadeln sind anhand der winzigen Karbide längs der Nadeln.
Also weiteres siehe Antwort 3)

Frage 5 und 6 müssen bis morgen warten, habe jetzt keine Zeit mehr.

Gruß,
P.Kaatz
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Administrator - Metallographie Forum -

[sian25]

Danke schonmal für deine Anmerkungen

Frage 1
42CrMo4 ist abgeschreckt von 840°C im Vakuum mit 6bar Abschreckdruck.
Härte liegt bei 32HRC, ja. Die zu langsamere Abkühlung im Gegensatz zur Ölabschreckung ist dafür verantwortlich. Deshalb vermute ich eben auch Bainit..