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Met-L-Chek-Verfahren

Das Met-L-Check-Verfahren gehört zu den zerstörungsfreien Werkstoffprüfungen. Es dient zur Suche nach mikroskopischen Fehlerstellen im Werkstück, die zur Werkstückoberfläche hin offen sind, wie beispielsweise Haarrissen. Um diese mit bloßem Auge unsichtbaren Materialfehler zu finden, wird ein spezieller Farbstoff auf das Werkstück aufgetragen. Dieser dringt durch die Kapillarwirkung in vorhandene Haarrisse ein. Nach einer vom Farbstoff abhängigen Wartezeit wird der meist rote Farbstoff gründlich abgewaschen und ein zweiter, üblicherweise weißer Farbstoff aufgetragen. Dieser zieht den roten Farbstoff aus dem Werkstück, so dass sich vorhandene Materialfehler deutlich abzeichnen, auch wenn sie vorher selbst in der Vergrößerung nicht sichtbar waren.

Metallografische Untersuchung

Da eine Metallografie wichtige Aufschlüsse über die Eigenschaften eines Werkstoffes liefert, wird sie auch im Rahmen von Werkstoffprüfungen als sogenannte metallografische Untersuchung angewandt. Unterschieden wird dabei zwischen verschiedenen Untersuchungen: Der Erstellung von Gefügebildern ohne Vergrößerung, dem lichtmikroskopischen Schliffbild und elektronenmikroskopischen Untersuchungen. Zu den Gefügebildern ohne Vergrößerung gehören der sogenannte Baumann-Abdruck und die Untersuchung des Faserverlaufs. Zur Erstellung eines Baumann-Abdrucks wird eine frisch geschliffene Fläche der Werkstoffprobe auf ein Fotopapier gedrückt, das zuvor mit Schwefelsäure getränkt wurde. Durch die eintretende chemische Reaktion zwischen im Werkstoff enthaltenem Schwefel und Phosphor und der Schwefelsäure entsteht auf dem Fotopapier eine Abbildung der Werkstückfläche, die die Verteilung der Begleitelemente im Werkstoff zeigt. So können Seigerungen im Werkstoff erkannt werden. Nach Aufbringen eines Ätzmittels auf die frische Schlifffläche zeigt sich deutlich der sogenannte Faserverlauf, die Ausrichtung und Form der einzelnen Gefügekörner. Diese Untersuchung wird bei umgeformten Werkstücken angewandt, um Materialfehler durch die Umformung zu erkennen. Wird die Schlifffläche poliert und angeätzt, so lassen sich weitere Untersuchungen mit dem Lichtmikroskop anstellen. Hier zeigt sich das sogenannte Schliffbild, das die Kontrolle des Werkstoffgefüges erlaubt, wie es beispielsweise für die Qualitätskontrolle von wärmebehandelten Werkstücken notwendig ist. Mit dem Elektronenmikroskop schließlich können auch tiefenscharfe Bilder mit bis zu 10.000-facher Vergrößerung erstellt werden. Diese Technik wird unter anderem häufig bei der Untersuchung von Ermüdungs- und Bruchvorgängen verwendet.

Metallografie

Als Metallografie wird eine Technik bezeichnet, die das innere Gefüge eines Werkstoffes sichtbar macht. Dies ist notwendig, um Aufschluss über die vorliegenden Kornformen zu erhalten, was wichtige Rückschlüsse auf die Werkstoffqualität erlaubt. Um dieses Gefüge sichtbar zu machen, wird eine kleine Werkstoffprobe in Gießharz fixiert. Anschließend wird eine Seite der Werkstoffprobe plan geschliffen und poliert. Als letzter Schritt wird die Oberfläche angeätzt. Unter dem Mikroskop ist danach das Gefüge der Körner und Korngrenzen, auch als Schliffbild bezeichnet, deutlich erkennbar.

Metallgefüge (Entstehung)

Das charakteristische Gefüge eines Metalls entsteht durch Kristallisation beim Abkühlen der flüssigen Metallschmelze. Die Geschwindigkeit der Abkühlung und der zeitliche Verlauf der Abkühlung, hat dabei deutliche Auswirkungen auf das entstehende Gefüge. Technisch wird dies beispielsweise beim Härten und Glühen ausgenutzt, um bestimmte Materialeigenschaften herzustellen oder zu verbessern. In der flüssigen Schmelze bewegen sich die einzelnen Metallatome frei umher, bis die Schmelze auf die Erstarrungstemperatur abgekühlt ist. Nun kommt es zur Bildung erster Kristallisationskeime, diese bestehen aus Metallatomen, die sich in charakteristischer Kristallgitterform zusammenfügen. Dabei geben die Metallatome überschüssige kinetische Energie als Wärme an die Umgebung ab. In diesem Stadium kühlt die Schmelze daher zunächst nicht weiter ab. Erst wenn die Kristallisation abgeschlossen ist, kühlt der nun entstandene Metallfestkörper weiter ab. Da das regelmäßige Kristallgitter an vielen Orten in der Schmelze gleichzeitig zu wachsen beginnt, stoßen die einzelnen Kristalle in der verbleibenden Schmelze früher oder später zusammen, und das regelmäßige Kristallgitter wird an diesen Stellen unterbrochen. Im Festkörper lassen sich diese Kontaktflächen später als Kristall- oder Korngrenzen erkennen. Je nach Gehalt an Legierungselementen und Kohlenstoff ist das entstehende Kristallgitter mehr oder weniger regelmäßig, denn die integrierten Atome fremder Elemente können nicht genauso wie die Metallatome in ein einheitliches Gitter integriert werden. Kohlenstoff beispielsweise kann zu einem gewissen Anteil im Metallkristallgitter eingeschlossen werden, ist mehr Kohlenstoff in der Schmelze enthalten, so fällt dieser an den Korngrenzen aus. Daraus entstehen die charakteristischen Strukturen unterschiedlicher Stähle und Gusswerkstoffe.