Prüfung der Karbidverteilung

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Prüfung der Karbidverteilung

Die Karbidverteilung in Stählen wird üblicherweise nach SEP 1520 + SEP 1615 ermittelt.

  • SEP 1520 Deutsch/Englisch, Mikroskopische Prüfung der Carbidausbildung in Stählen mit Bildreihen (Ausg. 09.98)
  • SEP 1615 Mikroskopische und makroskopische Prüfung von Schnellarbeitsstählen auf ihre Carbidverteilung mit Bildreihen (Ausg. 01.75)
  • Es gibt auch noch spezielle Firmenrichtreihen, auf die hier nicht spezifisch eingegangen werden kann.

Prüfung der Karbidverteilung nach SEP 1520

Die nachfolgende Beschreibung ist nicht der Text der Originalnorm oder Prüfanweisung sondern eine Zusammenfassung des Prüfverfahrens im allgemeinen, mit den wichtigsten Merkmalen wie Einsatzgebiet und Anwendungsweise mit zum Teil eigenen Interpretationen. Die genormten Hinweise und Daten zu diesem Thema entnehmen sie bitte dem Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1520.[1]

Das Stahleisenprüfblatt 1520 hat Gültigkeit für Stähle deren Legierungsanteil nicht über 5 % liegt und die in einem Kohlenstoffbereich zwischen 0,1 und 1,2 % angesiedelt sind. Entgegen älterer Ausgaben gilt es somit nicht nur für Wälzlagerstähle sondern auch für Bau- und Werkzeugstähle. Bei der Beurteilung wird auf die Größe, Form, Anordnung und die Mengenverteilung von Karbiden eingegangen.


Im Allgemeinen werden für die Beurteilung:

  • der Reihen 1 bis 5 Querschliffe (oder auch Längsschliffe)
  • für die Reihen 6 und 7 müssen zwingend Längsschliffe hergestellt werden
  • die Proben werden geschliffen und poliert.


Für die Ätzung wird:

  • alkoholische Salpetersäure oder alkoholische Pikrinsäure (für die Reihen 1 - 4) benutzt
  • für die Bestimmung der Reihen 5 bis 7 werden die Proben im Regelfall zuvor gehärtet
  • die Schliffe für die Beurteilung der Reihen 5 bis 7 werden mit 10 prozentiger Salpetersäure geätzt (Tiefätzung).

Die Angabe von Kennwerten erfolgt nach dem Schema Merkmalsart. Merkmalsstufe z. B. 2.2 oder 3.4. Die Benutzung eines Meßkreises im Okular (d = 0,8 mm) vereinfacht die Beurteilung, da dann die Bewertungsausschnitte direkt mit den Richtreihenbildern vergleichbar sind. Die Schliffe werden unter dem Mikroskop bei verschiedenen Vergrößerungen beurteilt.
Die Beurteilung der

  • Reihen 1 , 6 und 7 erfolgt bei einer Vergrößerung von 100:1 .
  • Reihen 2 , 3 und 4 erfolgt bei einer Vergrößerung von 1000:1.
  • Reihe 5 wird bei 200:1 ausgewertet.

Die Bildtafel ist in 7 Reihen aufgeteilt, die in 10 Zeilen unterteilt sind (Reihe 2 nur 6 Zeilen).
Bei der Bewertung des Einformungsgrades bzw. des Perlitanteils wird der Flächenanteil des Umwandlungsgefüges (bspw. des Perlit) auf den Grad des Strukturzerfalls hin überprüft. Perlitlamellen die noch als solche zu erkennen sind gelten als nicht eingeformt. Karbide die nahezu rundlich sind (bspw. besser als Länge/Breite Verhältnis von 3:1) gelten als eingeformt. Das Verhältnis von eingeformtem Zementit zum Anteil an Restlamellen ergibt den Einformungsgrad. Körner mit freiem Ferrit (karbidfreie Bereiche) werden bei der Anteilsberechnung nicht berücksichtigt.

Problematik :
Die Norm ist in der Anwendung der Vergleichsbilder nicht eindeutig beschrieben und läßt gelegentlich einen gewissen Interpretationsspielraum zu. Die Vergleichsbilder passen nicht immer zu den zu untersuchenden und zu bewertenden Schliffbildern, was zum Teil auch auf werkstoffbedingte Variationen im Gefüge, des Erschmelzungsverfahrens und der Umformung zurückzuführen ist. Insbesondere ergeben sich oft Bewertungsschwierigkeiten hinsichtlich der Bildreihen 5 und 7 da diese beiden Reihen zwei Merkmale in sich vereinen. Bei Reihe 5 steigt neben dem Grad der Geschlossenheit gleichzeitig auch die Dicke des Netzwerks. In Fällen in denen nicht gleichzeitig beide Merkmale einem Vergleich standhalten ist ein Kompromiss zu suchen. Die Reihe 7 zeigt aufsteigende Zeilenbreiten wobei aber die dargestellte Dichte der Karbide innerhalb der Zeilen nur sehr selten so stark vorkommt. Seigerungsbereiche in echten Schliffen setzen sich vereinzelt aus nahe beieinanderliegenden Einzelzeilen zusammen. In Fällen in denen die Bewertungskriterien nicht voll zutreffen ist ein angemessener Kompromiss einzugehen. Eine kräftigere Ausbildung beim Netzwerk sowie eine höhere Dichte innerhalb von Zeilen hat sicherlich einen größeren negativen Einfluss als ein gut ausgebildetes aber feines Netzwerk oder eine breitere Zeile die aber nur eine geringe Karbiddichte aufweist. Locker angeordnete Karbide oder ein dünnes Netzwerk sind gütemäßig sicherlich günstiger einzustufen als dicht angeordnete Karbide oder eine dicke Belegung der Korngrenzen. Bei der Beurteilung und Zuweisung der Kenngrößen sollte diesem Umstand Rechnung getragen werden.

Hinweis - Die nachfolgende Fototafel ist von der Qualität nicht ausreichend für eine korrekte Auswertung der Karbidausbildung, die Qualität wurde absichtlich herabgesetzt, bitte bestellen Sie sich die Originaltafel beim Beuth Verlag[2].

Zeile Ferritanteil

amount of ferrite
100:1

FA Carbidgröße

size of carbide
1000:1

CG Perlitanteil

amount of perlite
1000:1

PA Carbidnetzwerk

carbide network
1000:1

CN Carbidnetzwerk

carbide network
200:1

CN Carbidzeiligkeit

carbide streaks
geschlossen/closed form

100:1

CZ Carbidzeiligkeit

carbide streaks
aufgelockert/looser form
100:1

CZ
0 Ferritanteil 1.0.jpg 1.0 Carbidgröße-2.0.jpg 2.0 Perlitanteil-3.0.jpg 3.0 Carbidnetzwerk4-4.0.jpg 4.0 Carbidnetzwerk5-5.0.jpg 5.0 Carbidzeilen6-6.0.jpg 6.0 Carbidzeilen7-7.0.jpg 7.0
1 Ferritanteil 1.1.jpg 1.1 Carbidgröße-2.1.jpg 2.1 Perlitanteil-3.1.jpg 3.1 Carbidnetzwerk4-4.1.jpg 4.1 Carbidnetzwerk5-5.1.jpg 5.1 Carbidzeilen6-6.1.jpg 6.1 Carbidzeilen7-7.1.jpg 7.1
2 Ferritanteil 1.2.jpg 1.2 Carbidgröße-2.2.jpg 2.2 Perlitanteil-3.2.jpg 3.2 Carbidnetzwerk4-4.2.jpg 4.2 Carbidnetzwerk5-5.2.jpg 5.2 Carbidzeilen6-6.2.jpg 6.2 Carbidzeilen7-7.2.jpg 7.2
3 Ferritanteil 1.3.jpg 1.3 Carbidgröße-2.3.jpg 2.3 Perlitanteil-3.3.jpg 3.3 Carbidnetzwerk4-4.3.jpg 4.3 Carbidnetzwerk5-5.3.jpg 5.3 Carbidzeilen6-6.3.jpg 6.3 Carbidzeilen7-7.3.jpg 7.3
4 Ferritanteil 1.4.jpg 1.4 Carbidgröße-2.4.jpg 2.4 Perlitanteil-3.4.jpg 3.4 Carbidnetzwerk4-4.4.jpg 4.4 Carbidnetzwerk5-5.4.jpg 5.4 Carbidzeilen6-6.4.jpg 6.4 Carbidzeilen7-7.4.jpg 7.4
5 Ferritanteil 1.5.jpg 1.5 Carbidgröße-2.5.jpg 2.5 Perlitanteil-3.5.jpg 3.5 Carbidnetzwerk4-4.5.jpg 4.5 Carbidnetzwerk5-5.5.jpg 5.5 Carbidzeilen6-6.5.jpg 6.5 Carbidzeilen7-7.5.jpg 7.5
6 Ferritanteil 1.6.jpg 1.6 Perlitanteil-3.6.jpg 3.6 Carbidnetzwerk4-4.6.jpg 4.6 Carbidnetzwerk5-5.6.jpg 5.6 Carbidzeilen6-6.6.jpg 6.6 Carbidzeilen7-7.6.jpg 7.6
7 Ferritanteil 1.7.jpg 1.7 Perlitanteil-3.7.jpg 3.7 Carbidnetzwerk4-4.7.jpg 4.7 Carbidnetzwerk5-5.7.jpg 5.7 Carbidzeilen6-6.7.jpg 6.7 Carbidzeilen7-7.7.jpg 7.7
8 Ferritanteil 1.8.jpg 1.8 Perlitanteil-3.8.jpg 3.8 Carbidnetzwerk4-4.8.jpg 4.8 Carbidnetzwerk5-5.8.jpg 5.8 Carbidzeilen6-6.8.jpg 6.8 Carbidzeilen7-7.8.jpg 7.8
9 Ferritanteil 1.9.jpg 1.9 Perlitanteil-3.9.jpg 3.9 Carbidnetzwerk4-4.9.jpg 4.9 Carbidnetzwerk5-5.9.jpg 5.9 Carbidzeilen6-6.9.jpg 6.9 Carbidzeilen7-7.9.jpg 7.9

Prüfung der Karbidverteilung von Schnellarbeitsstählen nach SEP 1615

Die nachfolgende Beschreibung ist nicht der Text der Originalnorm oder Prüfanweisung sondern eine Zusammenfassung des Prüfverfahrens im allgemeinen, mit den wichtigsten Merkmalen wie Einsatzgebiet und Anwendungsweise mit zum Teil eigenen Interpretationen. Die genormten Hinweise und Daten zu diesem Thema entnehmen sie bitte der oben genannten Norm oder dem Stahl-Eisen-Prüfblatt.[1]

Für die Beurteilung der Karbidverteilung gibt es je eine Richtreihe für die makroskopische und die mikroskopische Bewertung von Schliffen. Mit der makroskopischen Bildreihe kann man sich einen Überblick über die Seigerungsverteilung im Querschliff verschaffen. Die Richtreihe für die mikroskopische Beurteilung zeigt Vergleichsbilder des netzartig ausgebildeten und in Längsrichtung verformten Carbideutektikums, bei 100 facher Vergrößerung im Längsschliff. Die Richtreihe für die mikroskopische Beurteilung ist in 3 Zeilen und 9 Spalten aufgeteilt. Die Spalten sind verschiedenen Abmessungsbereichen, entsprechend den Verformungsgraden, zugeordnet und die Zeilen der Netzwerksdichte bzw. der Zeiligkeitsbreite. Die makroskopischen Vergleichsbilder zeigen Bilder für 3 Seigerungsstärken und für 3 verschiedene Abmessungsbereiche. Die Schliffe für die makroskopische Beurteilung werden feingeschliffen und danach mit 10 prozentiger Salpetersäure so stark geätzt dass die Karbide sich hell von der Grundmasse des Stahl abzeichnen. Die geätzten Proben werden dann den Bildern aus der Richtreihe zugeordnet. Für die mikroskopische Bewertung der Karbidverteilung sind Längsschliffe herzustellen. Die Schlifffläche wird geschliffen und poliert. Die Ätzung erfolgt wie bei der makroskopischen Prüfung mit 10 prozentiger Salpetersäure. Aus eigener Erfahrung kann auch eine Tiefätzung mit schwefliger Säure durchgeführt werden, dies führt zu gleich guten optischen Ergebnissen. Bei 100 facher Vergrößerung wird unter dem Mikroskop ein Vergleich der Gefügestellen mit der Richtreihe vorgenommen.

Einzelnachweise