Korngrößenbestimmung nach ASTM E112

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Einleitung zur ASTM E112 Die Prüfverfahren zur Bestimmung der durchschnittlichen Korngröße in metallischen Werkstoffen sind in erster Linie Prüfverfahren, auf einer rein geometrischen Basis unabhängig von dem betreffenden Metall oder der betreffenden Legierung. Tatsächlich können die grundlegenden Verfahren auch zur Schätzung der durchschnittlichen Korn-, Kristall- oder Zellgröße in nichtmetallischen Materialien verwendet werden. Das Vergleichsverfahren kann verwendet werden, wenn sich die Struktur des Materials dem Aussehen einer der Standard-vergleichstafeln nähert. Das Linienschnittverfahren - und Planimetriemethode sind immer zur Bestimmung der durchschnittlichen Korngröße anwendbar. Die Vergleichstafeln können jedoch nicht zur Messung einzelner Körner verwendet werden.

Geltungsbereich der ASTM E112

Diese Prüfmethoden umfassen die Messung der durchschnittlichen Korngröße und umfassen das Vergleichsverfahren, das planimetrische (oder Jeffries) Verfahren und die Linienschnittverfahren. Diese Prüfmethoden können auch auf nichtmetallische Materialien mit Strukturen angewendet werden, deren Aussehen denen der in den Vergleichstafeln gezeigten metallischen Strukturen ähnlich ist. Die Prüfmethoden werden hauptsächlich auf einphasige Kornstrukturen angewendet, können jedoch auch angewendet werden, um die durchschnittliche Größe eines bestimmten Kornstrukturtyps in einer mehrphasigen oder mehr-komponentigen Probe zu bestimmen. Die Prüfmethoden werden verwendet, um die durchschnittliche Korngröße von Proben mit einer (einfach normalverteilten) Verteilung von Kornflächen, Durchmessern oder Schnittlängen zu bestimmen. Diese Verteilungen sind ungefähr logarithmisch normal. Die Prüfmethoden erfassen keine Methoden zur Charakterisierung der Art dieser Verteilungen. Die Charakterisierung der Korngröße in Proben mit Duplex-Korngrößenverteilungen ist in der Prüfmethode E1181 beschrieben. Die Messung einzelner, sehr grober Körner in einer feinkörnigen Matrix ist in den Prüfmethode E930 beschrieben. Diese Prüfmethoden befassen sich nur mit der Bestimmung der flächigen Korngröße, d.h. die Charakterisierung der zweidimensionalen Kornflächen, die durch die Schnittebene (Schliffebene) sichtbar werden. Die Bestimmung der räumlichen Korngröße, d.h. die Messung der Größe der dreidimensionalen Körner im Probenvolumen, liegt außerhalb des Rahmens dieser Prüfmethoden. Diese Prüfmethoden beschreiben Techniken, die manuell durchgeführt werden, wobei entweder eine Standardreihe von abgestuften Vergleichsbildern für die Vergleichsmethode oder einfache Vorlagen für die manuellen Zählmethoden verwendet werden. Die Verwendung von halbautomatischen oder automatischen Bildanalysatoren zur Messung der Korngröße ist in den Prüfmethoden E1382 beschrieben. Diese Prüfmethoden befassen sich nur mit den empfohlenen Prüfmethoden, und nichts in ihnen sollte so ausgelegt werden, dass sie Grenzen der Akzeptanz oder Zweckmäßigkeit der getesteten Materialien definieren oder festlegen. Die Messwerte sind in SI-Einheiten angegeben, die als Standard gelten. Äquivalente Zoll-Pfund-Werte stehen, wenn sie aufgelistet sind, in Klammern und können ungefähr sein. Diese Norm kann nicht alle Sicherheitsbedenken (Fehlerquellen) berücksichtigen, die mit ihrer Verwendung verbunden sind. Es liegt in der Verantwortung des Benutzers dieser Norm, vor der Verwendung die Sicherheits- und Gesundheitsvorschriften zu beachten und die gesetzlichen Bestimmungen zu befolgen. Die Kapitel erscheinen in der folgenden Reihenfolge:

Abschnitt Kapitel
Geltungsbereich 1
Mitgeltende Dokumente 2
Terminologie 3
Bedeutung und Verwendung 4
Allgemeingültigkeit der Anwendung 5
Probenahme 6
Probekörper 7
Kalibrierung 8
Erstellung von Mikrofotografien 9
Vergleichsverfahren 10
Planimetrisches (Jeffries) Verfahren 11
Allgemeine Abfangverfahren 12
Heyn Linear Intercept Procedure 13
Circular Intercept-Verfahren 14
Hilliard-Einzelkreisverfahren 14.2
Abrams Drei-Kreis-Verfahren 14.3
Statistische Analyse 15
Proben mit nicht gleichachsigen Kornformen 16
Proben mit zwei oder mehr Phasen oder Bestandteilen 17
Bericht 18
Präzision und Vorspannung 19
Schlüsselwörter 20
Anhänge:
Grundlage der ASTM-Korngrößen-Nummern Anhang A1
Gleichungen für Umrechnungen unter verschiedenen Korngrößenmessungen Anhang A2
Austenitkorngröße, ferritische und austenitische Stähle Anhang A3
Bruchkorngrößenmethode Anhang A4
Anforderungen an Schmiedekupfer und Kupferbasislegierungen Anhang A5
Anwendung auf besondere Situationen Anhang A6
Ergänzungen:
Ergebnisse der Bestimmung der Korngröße im Labor Ergänzung X1
Zusätze (Bildtafeln): Ergänzung X2

Mitgeltende Dokumente

ASTM Standards:[1] Titel
E3 Leitfaden zur Vorbereitung metallographischer Proben
E7 Terminologie in Bezug auf Metallographie
E407 Anleitung zum Mikroätzen von Metallen und Legierungen
E562 Methode zur Bestimmung des Volumenanteils durch systematische manuelle Punktzählung
E691 Praxis zur Durchführung einer Ringversuchsstudie zur Bestimmung der Präzision einer Prüfmethode
E883 Leitfaden für die Mikrofotografie mit Auflicht
E930 Prüfmethoden zur Abschätzung der größten Korngröße

betrachtet in einem metallografischen Schliff (ALA-Korngröße / Geschätztes größtes Korn)

E1181 Prüfmethoden zur Charakterisierung von Duplex-Korngröße
E1382 Prüfmethoden zur Bestimmung der durchschnittlichen Korngröße mittels halbautomatischer und automatischer Bildanalyse
Mitgeltende ASTM-Zusätze

(Bildtafeln):

Eine vollständige Zusatzliste finden Sie in Ergänzung X2

3. Symbole und Abkürzungen

3.1 Definitionen

Definitionen der in diesen Prüfmethoden verwendeten Begriffe finden Sie unter Terminologie E7.

3.2 Definitionen von Begriffen, die für diese Norm spezifisch sind:

3.2.1 ASTM-Korngrößenzahl

Die ASTM-Korngrößenzahl G wurde ursprünglich definiert als:

Vergleichsverfahren mit der Vergleichstafel Methode

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[2].

Um solche Fehler zu minimieren, werden die Vergleichstafeln, nach ASTM E112 in vier Kategorien wie folgt dargestellt[2]:

  • 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[2] aufgeführt.

Planimetrisches (oder Jeffries’) Verfahren [3][2]

Linienschnittverfahren nach Heyn[2][4]

Hilliard-Einzelkreisverfahren[2][5]

Abrams Drei-Kreis Verfahren[2][6]

Einzelnachweise

  1. ↑ For referenced ASTM standards, visit the ASTM website, https://www.astm.org, or contact ASTM Customer Service at service@astm.org. For Annual Book of ASTM Standards volume information, refer to the standard’s document Summary page on the ASTM website.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 ASTM E112-13, Standard Test Methods for Determining Average Grain Size [1]
  3. ↑ Jeffries, Z., Kline, A. H., and Zimmer, E. B., “The Determination of the Average Grain Size in Metals,” Transactions, American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, Vol 54, 1917, pp. 594–607
  4. ↑ Heyn, E., “Short Reports from the Metallurgical Laboratory of the Royal Mechanical and Testing Institute of Charlottenburg,” Metallographist, Vol 5, 1903, pp. 37–64.
  5. ↑ Hilliard, J., “Estimating Grain Size by the Intercept Method,” Metal Progress, Vol 85, May 1964.
  6. ↑ Abrams, H., “Grain Size Measurement by the Intercept Method,” Metallography, Vol 4, 1971, pp. 59–78.
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