Korngrößenbestimmung nach ASTM E112

Entstehung der ASTM Normung

Die Revision der ASTM-E2 in den 1930er Jahren enthielt die erste Standardvergleichstafel zur Bewertung der Korngröße. Die Tafel war zur Bewertung von geglühten Kupfer und Kupferlegierungen vorgesehen, die Glühzwillinge enthielten und bestand aus 10 mikroskopische Aufnahmen bei 75X, hergestellt mit einer Kornflächenätzung. Die Korngröße war ausgedrückt als der durchschnittliche Korndurchmesser in Millimetern, bestimmt mit der Jeffries Methode. Zum Zeitpunkt der Entwicklung der Vergleichstafel, gab es keine ASTM-Methode zur Definition Korngröße. Diese Vergleichstafel wurde aufgrund der Bildbewertungen kritisiert. Das Kapitel Korngrößenbestimmung in der ASTM E2 wurde 1941 gestrichen. Die vorhandene Vergleichstafel und die Messmethoden wurden neu bewertet und 1949 als ASTM-Spezifikation E79 mit einer Vergleichstafel mit 12 mikroskopischen Aufnahmen herausgegeben. Die ASTM E79 wurde 1963 eingestellt, als alle Korngrößenmethoden in die aktuelle Spezifikation ASTM E112 aufgenommen wurden. Die nun aktuelle Vergleichstafel enthält 14 abgestufte mikroskopische Aufnahmen.
1932 richtete die ASTM ein Komitee ein, um eine Korngrößentabelle für die Bewertung Austenitkorngröße in Stählen nach der McQuaid-Ehn-Methode zu erstellen. Die ASTM-Spezifikation E19, verabschiedet 1933, enthielt eine einzige Vergleichstafel, die aus acht bewerteten Bildern bestand, sowohl von übereutektoiden als auch von untereutektoiden Gefügen. Diese Vergleichstafel reichte für die Anzahl der Körner pro Quadratzoll bei 100X bei jeder Korngrößenzahl, tabellarische Daten wurden bis zur Überarbeitung im Jahr 1938 nicht berücksichtigt. Das ASTM E19 McQuaid-Ehn- Vergleichstafel wurde häufig verwendet, aber wegen ihrer Ungenauigkeiten heftig kritisiert. Die meisten Korngrößenbilder zeigten feinere Korngrößen als die angegebenen Bewertungen. Auch in der ASTM E19, waren Messmethoden nicht enthalten. Diese Vergleichstafeln wurden 1961 zurückgezogen, als die ASTM E112 verabschiedet wurde. Sie wurden durch eine einzige Vergleichstafel ersetzt, die Vergleichstafel IV der ASTM E112, hier werden die Korngrenzenzementit-Netzwerke in Stählen für die Korngrößen 1 bis 8 dargestellt.
1947 gründete die ASTM ein Komitee, um eine Tabelle für die Bewertung der Ferrit Korngröße in Stählen zu erstellen. Die ASTM E89 wurde im Jahr 1949 eingeführt und enthielt eine Vergleichstafel mit Ferritkörnern mit Größen von 1 bis 8. Mit der ASTM E89 wurde das Verfahren zur Messung der Korngröße nach der Heyn-Linienschnitt-Methode und der Jeffries-Methode eingeführt, diese Vergleichstafel war recht genau. Für diese Bilder waren Nital Ätzungen angewendet worden und es waren zahlreiche schlecht geätzte und ungeätzte Korngrenzen vorhanden, ein häufiges Problem beim Nitalätzen von Ferritkörnern. Als die ASTM E112 verabschiedet wurde die ASTM E89, 1961 zurückgezogen,. Ein Ferrit Korngrößentabelle war in der ASTM E112 nicht enthalten; stattdessen wurde eine stilisierte Vergleichstafel, die eine Korngrenzenätzung in einer Legierung ohne Zwillinge darstellen soll eingeführt. Diese Vergleichstafel hat eine breite Anwendbarkeit und ist recht genau.
Im Jahr 1947 begann ASTM ebenfalls mit der Untersuchung von Korngrößenbewertungsmethoden für andere Nichteisenmetalle als Kupfer, die 1951 zur Einführung der ASTM E91 führten. Der Standard enthielt sowohl die Jeffries als auch die Heyn Methoden und führte die Makro-Korngrößen-Skala ein. Es wurde ebenfalls Berechnungsmethoden für die Handhabung nicht gleichachsiger Körner eingeführt. Zwei Vergleichstafeln, eines für Körner ohne Zwilling und eines für Zwillingskörner wurden für Vergleichsbewertungen bereitgestellt. Die ASTM E91 wurde ebenfalls zurückgezogen, als die ASTM E112 verabschiedet wurde.

Aktuelle Standard-Vergleichstafel Methoden

Die in der Anwendung befindlichen Norm ist im wesentlichen die:

• ASTM E112-13, Standard Test Methods for Determining Average Grain Size

ASTM E112-13

Das Vergleichstafelverfahren gilt für vollständig umkristallisierte oder gegossene Materialien mit gleichachsigen Körnern. Wenn Korngrößenschätzungen mit der einfachen Vergleichsmethode durchgeführt werden, haben wiederholte Überprüfungen durch Einzelpersonen sowie durch Ringversuche gezeigt, dass Fehler auftreten können, wenn sich das Erscheinungsbild des Standards nicht annähernd dem der Probe ähnelt.

Um solche Fehler zu minimieren, werden die Vergleichstafeln, nach ASTM E112 in vier Kategorien wie folgt dargestellt:

• Tafel I - Körner ohne Zwillinge (Korngrenzenätzung). Enthält die Korngrößen 00, 0, 1⁄2, 1, 1 1⁄2, 2, 2 1⁄2, 3, 3 1⁄2, 4, 4 1⁄2, 5, 5 1⁄2, 6, 6 1⁄2, 7, 7 1⁄2, 8, 8 1⁄2, 9, 9 1⁄2, 10 bei 100:1.
• Tafel II - Zwillingskörner (Korngrenzenätzung). Enthält die Korngrößen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 bei 100:1.
• Tafel III - Zwillingskörner (Kornflächenätzung). Beinhaltet nominelle Korndurchmesser von 0,200, 0,150, 0,120, 0,090, 0,070, 0,060, 0,050, 0,045, 0,035, 0,025, 0,020, 0,015, 0,010, 0,005 mm bei 75:1.
• Tafel IV - Austenitkörner in Stahl (McQuaid-Ehn). Enthält die Korngrößen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 bei 100:1.

Die Schätzung der mikroskopisch bestimmten Korngröße sollte normalerweise durch direkten Vergleich bei gleicher Vergrößerung wie die entsprechende Tafel erfolgen. Um dies zu erreichen, vergleichen Sie eine Mikrofotografie eines repräsentativen Feldes des Prüflings mit den Mikrofotografien der entsprechenden Standardkorngrößenreihen oder mit geeigneten Reproduktionen oder Transparenzfolien davon und wählen Sie die Mikrofotografie aus, die dem Vergleichsbild des Prüflings am ehesten entspricht oder interpolieren zwischen zwei Standards. Geben Sie diese geschätzte Korngröße als ASTM-Korngrößenzahl oder Korndurchmesser des Tafelbilds an, das dem Bild des Prüflings am ehesten entspricht, oder als interpolierten Wert zwischen zwei Standardtafelbildern. an. Es ist ein gutes Urteilsvermögen des Beobachters erforderlich, um die zu verwendende Vergrößerung, die richtige Größe der Fläche (Anzahl der Körner) sowie die Anzahl und Position der repräsentativen Abschnitte und Felder in der Probe zur Schätzung der charakteristischen oder durchschnittlichen Korngröße auszuwählen . Es reicht nicht aus, visuell Bereiche mit durchschnittlicher Korngröße auszuwählen. Empfehlungen zur Auswahl geeigneter Bereiche für alle Verfahren wurden in Kap.5.2 aufgeführt.