Werkstoffprüfung

Metallographie Auffälliges Randgefüge in einem schadhaften Wälzlager Mit Hilfe der Metallographie können nicht nur Auffälligkeiten im Gefüge detektiert, sondern auch quantitative Bewertungen vorgenommen werden. Bei Werkstoffen von Zahnrädern und Wälzlagern handelt es sich dabei insbesondere um: -Korngrößenbestimmung -Messungen von Schichtdicken, sowohl von Beschichtungen als auch von durch Wärmebehandlung erzeugten Randschichten -Bestimmung des Reinheitsgrades nach unterschiedlichen Normen -Beschreibung der Homogenität, insbesondere der Verteilung von Carbiden in chromhaltigen Stählen -Darüber hinaus dient die Metallographie zur Schadenskunde. So können etwa Rissnetzwerke dargestellt und beurteilt werden, ferner besteht die Möglichkeit, gezielt zu prüfen, ob es in der Nähe von Rissen Gefügeauffälligkeiten oder etwa große Einschlüsse gibt. -Körngrößenbestimmung -Ehemalige Austenitkorngrenzen in bainitischem Gefüge -Die Korngrößen sind insbesondere für Zahnradwerkstoffe von Bedeutung, demnach sind in DIN 3990 unterschiedliche Kennzahlen in Abhängigkeit von der Werkstoffgüte als Anforderung definitiert. Typischerweise werden Korngrenzen an Rohmaterial vor der Wärmebehandlung in ferritischem oder austenitischem Gefüge bestimmt, die nachträgliche Bestimmung an bainitischem Gefüge ist allerdings, wenn auch mit Einschränkungen, möglich. -Bestimmung des Reinheitsgrades -Nichtmetallische Einschlüsse -Die nichtmetallischen Einschlüsse in Stahlwerkstoffen können nach unterschiedlichen Normen bewertet werden. Für Zahnräder wird in der Regel die K-Wert-Methode nach DIN 50602 verwendet, für Wälzlager werden meistens die Jernkontoret-Richtreihen oder ISO 4967 herangezogen. -Bewertung der Carbidverteilung -Carbidseigerungen -Chromhaltige Stähle bilden typischerweise Chromcarbid, welches globular eingeformt und fein verteilt sein sollte. Eine homogene Verteilung bewirkt eine hohe Festigkeit, lokale Carbidanhäufungen stellen jedoch empfindliche Schwachstellen dar, weshalb für hochbelastete Bauteile wie etwa Wälzlager die zulässige Inhomogenität zu begrenzen und z. B. nach ISO 5949 zu beurteilen ist. -Härteprüfung -Rockwell-C -Bei vielen Maschinenelementen wie etwa Zahnrädern und Wälzlagern ist die Härte des verwendeten Stahls von besonderer Bedeutung für die Haltbarkeit im Betrieb. Um die Härte zu messen, stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Die Verfahren nach Rockwell werden an Bauteilen mit planparallelen Stirnflächen eingesetzt, da hier keine weitere Probenvorbereitung erforderlich ist. An eingebetteten und geschliffenen Proben wird die Härte hingegen meistens nach Vickers gemessen. -Mikrohärteprüfung -Härteverlauf eines Zahnrades -Die Methode der Mikrohärteprüfung wird vor allem bei randschichtgehärteten Bauteilen wie z. B. Zahnrädern angewendet. Dabei wird an vielen Stellen mit sehr kleinen Prüfkräften gemessen, um mit hoher Auflösung den Härteverlauf bzw. die Einhärtetiefe zu bestimmen. -Chemische Analyse -Chemische Zusammensetzung einer Stahlprobe -Die chemische Zusammensetzung von Werkstoffproben wird mittels Funkenspektrometrie ermittelt. Anhand der Ergebnisse kann festgestellt werden, ob die untersuchten Proben den Erwartungen entsprechen. Gerade im Zusammenhang von Schadensuntersuchungen ist häufig zu klären, ob z. B. anstelle von hochlegierten Stählen minderwertige Werkstoffe verwendet wurden.