Metallographie Forum

[nathalie]

Hallo alle zusammen,

ich bin gerade im ersten Jahr meiner zweijährigen Weiterbildung zur Maschinenbautechnikerin und stehe vor einem "kleinen" Problem


ich habe eine unbekannte Werkstoffprobe bekommen, welche ich anhand verschiedener Prüfungen definieren soll ...
Ich stehe jetzt seit ungefähr einer Woche auf der Stelle und weiß einfach nicht weiter.

Bis jetzt habe ich folgende Prüfungen durchgeführt:

Härteprüfung nach Vickers (Mittelwert: 271,5HV) und
Brinell (Mittelwert: 265HB) ergaben eine ungefähr berechnete Zugfestigkeit von Rm ~900 N/mm²

Der Zugversuch (Zugstab Form B; 6mm Anfangsdurchmesser) bestätigte den Wert mit Rm ~936,797 N/mm²



Und jetzt kommt mein Problemkindl:

Im Anhang habe ich Bilder meiner Schliffbildanalyse beigefügt; die Bilder sind jeweils in

100-
200-
400- ...und...
600- facher Vergrößerung durch ein Auflichtmikroskop.

Vorerst natürlich geschliffen, poliert und mit 3% Salpetersäure geätzt!


Ich kann nicht genau definieren, was ich hier erkennen kann;
habe schon viel gegooglet und in Büchern gewälzt - aber so richtig ist mir
kein vergleichbares Gefügebild entgegen gesprungen.

Bisher habe ich so viel gelernt, dass die "schwarzen" Bereiche im Gefüge u.a. Kohlenstoff sind - die sich gerne zu Perlit bilden.
Leider habe ich hier keinen Perlit ... Außnahmen sagen aber auch, dass in manchen Fällen nicht erkennbar ist, dass sich Perlit bildet ...

Hier entsteht für mich der Konflikt - ich weiß einfach nichts mit diesen Gefügebildern anzufangen.

Ich würde ja auch gerne Härten - aber bei welcher Temperatur ohne ungefähre Ahnung in welche Richtung ich tendieren soll


Ich wäre sehr, sehr dankbar für jede Hilfe und Tipps die ich hier bekommen kann.

Vielen Dank schon einmal.






100 fache Vergrößerung




200 fache Vergrößerung




400 fache Vergrößerung




600 fache Vergrößerung
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[Andreas]

Hallo nathalie,
es ist allgemein schwierig ein Gefüge zu Beurteilen ohne die ungefähre Werkstoffzusammensetzung zu kennen.

Ebenso ist ungedingt wichtig zu wissen ob eine Wärmebehandlung vorliegt oder nicht.
Vielleicht hast du ja die Möglichkeit im REM mithilfe einer EDX die ungefähre Legierungszusammensetzung oder die vorhandenen Elemete zu Analysieren?

Dann ist die weitere Gefügebeurteilung einfacher.

Sind es Pulverpartikel oder ist deine Aperturblende im LIMI zu weit geschlossen? Und bitte immer einen Maßstabbalken im Bild einfügen!!

[Thomas]

Hallo,
anhand von Härtewerten, Zugfestigkeit und Schliffbildern den Werkstoff 100%ig zu bestimmen, ist meines Erachtens nicht möglich.
Versuch doch mal, die Zusammensetzung per Spektroskopie zu ermitteln.
Einfach mal im Kernbereich der Probe ein paar Abfunkungen durchführen (lassen).

Gruß,
Thomas

[nathalie]

Hallo Andreas und Thomas,

vielen Dank für die schnellen Antworten.
Leider bin ich nach Andreas' Bericht über die ganzen Abkürzen etwas verwirrt gewesen und musste erst einmal im Internet nachsehen was du meinst
(Wie schon gesagt - ich habe erst mit meiner Technikerausbildung begonnen und weiß noch nicht so viel).

Die ganzen genannten Prüfungen sind mir leider nicht gegeben - bzw. nicht "machbar", da ich auf eine ganz normale staatl. Schule gehe und dort die mir zur Verfügung gestellten Mittel nicht allzu groß sind.

Das einzige was ich noch machen kann ist das, was Thomas schreibt:
die Spektralanalyse.

Problem hierbei ist, dass ich mich selber in das Gerät noch einarbeiten muss, da ich bisher nur einmal für 10sek durchgesehen habe ... aber das wird definitiv zu schaffen sein bin ja nicht ganz auf den Kopf gelandet.

Die Funkenprobe habe ich auch durchgeführt und tendiere in diesem Fall entweder zu Einsatz- oder Werkzeugstahl.



Was ich bis jetzt noch antworten kann:

- Ich werde morgen versuchen bei 1000°C den Werkstoff zu härten und/oder auch anschließend zu vergüten, um ihn mit den anschließenden
Härteprüfverfahren erneut zu Prüfen ... da gibt es sicherlich Vergleichstabellen - vielleicht bring mich das etwas weiter.

- Ob der Stahl Wärmevorbehandelt wurde, wurde und wird mir nicht gesagt

- Randschichtgehärtet ist er auch nicht

- Die Zugprobe hat ergeben, dass es bei mir zu einem Einschnürbruch gekommen ist, was darauf schließt, dass nicht viele nichtmetallische Einschlüsse vrohanden sind (ich hoffe das ist richtig)




Mehr habe ich bis jetzt noch nicht gemacht.
Morgen werde zwei Proben abdrehen (er lässt sich unheimlich schlecht zerspanen/bearbeiten) und diese zum Härten in den Ofen legen.

Sobald ich da Werte habe, werde ich sie hier noch einmal verfassen.




Vielen herzlichen Dank noch einmal für die super schnellen Antworten
Lieben Gruß
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[Andreas]

Ich würde sagen da du den Werkstoff bei 1000°C (Normalisieren) und anschließend in Wasser abschrecktst müsste sich nadeliger Martensit bilden. Vorraussetzung dafür ist ein ausreichender C-Gehalt.
Daher gehe ich davon aus das dein Ausgangsmaterial aus Ferrit und Perlit besteht (untereutektoid) entspricht etwa einen C35 Stahl (0,35% C-Gehalt).

Je höher der C-Gehalt desto mehr Perlit ist vorhanden (bei 0,8% C liegt 100% Perlit vor) dadurch kann sich prozentual mehr Perlit in Martensit umwandeln. Somit steigt auch die Härte nach dem Abschrecken.

Die Härte müsste bei dir,bei ausreichend schneller Abkühlung ( unterhalb Martensit start), so etwa 600-650HV liegen.

Hättest du nur Perlit als Ausgansgefüge würde sich 100% Martensit bilden und somit die Härte deutlich über 900HV betragen.
Ich hatte während meiner Ausbildung zum Metallographen auch Wärmebehandlungen durchgeführt, daher habe ich noch einige Unterlagen zu diesem Thema auf Lager.
Noch auf die Einschnürung zurück zukommen:
1. Einschnürung ist ein Anzeichen dafür das es sich um einen Duktilen Werkstoff handelt (gut verformbar,weich).
Würde sich keine Einschnürung bilden liegt ein spröder, harter Werkstoff vor (Gusseisen, gehärteter Stahl ).
2. Einschlüsse können einen Einfluss auf die Zugfestigkeit ausüben, aber dafür müssen sie sehr einen hohen Durchmesser besitzen und sehr konzentriert in einem Bereich liegen.
Einschlüsse kannst du sehr gut im ungeätzten Schliff sehen, meist graues Mangansulfid oder andere Sulfid, Oxide oder Sulfate.

[nathalie]

Hallo

eine Woche war ich krank und konnte leider nicht viel mehr machen;

Ich habe eine Probe bei 1000°C "gehärtet" und anschließend in Öl abgekühlt.
Nach einer neuen Härteprüfung kam raus, dass ich nun einen Mittelwert von 338HV habe...das sind rund 70HV mehr als vor dem Härten.

Die Schliffbildanalyse ergab, dass sich ein ganz ganz kleines und verteiltes Martensitgefüge gebildet hat (Siehe Bild mit 600facher Vergrößerung durch ein Auflichtmikroskop) ...

Da ich erst davon ausgegangen bin , dass sich der Werkstoff gar nicht Härten ließ, ... wobei ich jetzt überlege; warum habe ich kein Perlit gesehen?
Kann es sein, dass Legierungsbestandteile dien Kohlenstoff "unterdrücken"...
denn laut den Geüfugebildern bin ich nach langem hin -und her googlen auf einen MnCr5 -Stahl gestoßen, der ungefähr so aussieht...

Da wir in der Schule auch leider nur die einfachsten Mittel besitzen, gehe ich davon aus, dass die Lehrerschaft nicht einen ungängigen MnCr-Stahl gesucht hat, sondern in die Richtung
16MnCr5 ... der ist ja "handelsüblich" ...
nur ich habe soweit gelernt, dass man bei 0,16%C nicht härten kann...der Theoriewert liegt bei 0,2%; der Praxiswert angeblich sogar bei 0,3 bzw. 0,4% Kohlenstoffgehalt.

Gar nicht mal so einfach, da nicht den Kopf zu verlieren...

Lieben gruß




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[nathalie]

Auflösung durch Fachkraft:

Es sollte ein 16MnCr5 sein ...

Ich wusste aber bis dahin noch nicht, bzw. habe es noch nie gehört, dass Legierungsbestandteile einen geringen Kohlenstoffgehalt unterdrücken können...
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[Andreas]

Einige Legierungselemente beeinflussen so stark die Martensit Start Tempertur das es zu fast jeder Legierung auch ein Temperatur-Zeit-Umwandlung- (ZTU) Diagramm gibt. Daraus lasst sich gut ermitteln bei welcher Temperatur und Zeit (Sekunden bis Stunden) eine Gefügeumwandlung auftritt.
Das Diagramm gibt auch Härteangaben oder Gefügeanteil in Prozent mit an.
Sehr gutes Hilfsmittel bei der Gefügedeutung.