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Werkstofftechnik 1 - Gefüge und Schliffbild

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Werkstofftechnik 1

Gefüge und Schliffbild

Unter dem Begriff Gefüge versteht der Werkstofftechniker die Zusammenfügung der einzelnen Kristalle eines Werkstoffs, die es zu untersuchen gilt. Da sich diese Informationen nicht durch einfache Betrachtung erfassen lassen, verwendet man ein Schliffbild.

Schliffbild

Ein Schliffbild erhält man indem dem Objekt im ersten Schritt an geeigneter Stelle mit mechanischen Hilfsmitteln ein Teilstück entnommen wird. Anschließend wird durch Feilen, Fräsen oder Schleifen an mindestens einer Seite eine quasi-ebene Fläche geschaffen. In weiteren Schritten wird mit Schleifpapier immer feinerer Körnung versucht eine noch ebenere Fläche zu schaffen. Im direkten Anschluss erfolgt das Polieren mit Hilfe einer Polierscheibe für eine gleichmäßigere Oberfläche. Im Idealfall ist mit diesem Schritt das Schliffbild für das Lichtmikroskop nutzbar. Denn unter dem Lichtmikroskop wird versucht anhand des Reflexionsvermögens Rückschlüsse über den Werkstoff zu treffen. In der Tabelle sind einige Reflexionswerte von ausgewählten Werkstoffen aufgeführt.

MaterialAgMgCuAlPtNiFe
Reflexionsvermögen in %94938382,7736259

Ätzung

Häufig ist es jedoch noch zusätzlich notwendig die Gefügeentwicklung durch Ätzen sichtbar zu machen. Hierbei unterscheidet man zwischen

a) Korngrenzenätzung, b) Kornflächenätzung
a) Korngrenzenätzung, b) Kornflächenätzung

In beiden Fällen wird ausgenutzt, dass die chemische Ätzung bei den Gefügebestandteilen von deren Orientierung und chemischen Zusammensetzung abhängt. Bei der Korngrenzenätzung greift das Ätzmittel ausschließlich die Korngrenzen an. Anders verhält sich die Kornflächenätzung, hier werden, aufgrund der anisotropen Wirkung des Ätzmittels, Kristallite [=Körner] je nach ihrer Orientierung unterschiedlich stark abgetragen. Unabhängig von der Wahl des Ätzungsverfahrens ist die Auswertung anhand des Reflexionsvermögens des Kristalls unter dem Lichtmikroskop bei beiden wieder identisch mit dem obigen Verfahren.

Lichteinfall

Bei jeder Untersuchung unter dem Lichtmikroskop ist darauf zu achten, dass der Lichteinfall senkrecht zur betrachteten Fläche steht. Denn schräg einfallendes Licht kann bei tiefer abgetragenen Kristallitbereichen Schlagschatten hervorrufen und dadurch Korngrenzen vortäuschen.  

Hauptkristallformen

Der Werkstofftechniker wird bei seiner Untersuchung unter dem Lichtmikroskop im Schliffbild eine der drei Hauptkristallformen entdecken:

  1. Polyeder = Annähernd kugellige Gestalt
  2. Dendriten = Wachstum in eine bevorzugte Richtung [Nadel-, Stengel-, Tannenbaumartig]
  3. Sphärolithe = Beinahe vollkommene Kugelgestalt [Seltene Form]