Mit Hilfe der Metallografie werden Mikrostrukturen eines Materials sichtbar gemacht. Die Probenpräparation erfolgt vorbereitend für die  Härtemessung, lichtmikroskopische oder rasterelektronenmikroskospische Untersuchung. Dafür wird ein Prüfkörper des zu begutachtenden Bauteils mittels Trennmaschine herausgearbeitet und für die weitere Untersuchung vorbereitet. Dies geschieht durch die Herstellung eines feinen Anschliffes, welcher anschließend mit einem Lichtmikroskop betrachtetet wird. Ist der Probenkörper groß genug, kann die Schliffanfertigung ohne Einbetten erfolgen. In den meisten Fällen ist die Anfertigung des metallografischen Schliffes mit dem Einbetten der Probe in Kunststoffmasse verbunden. Dies ist vor allem bei kleinen, unhandlichen Proben und für die Untersuchung von Beschichtungen erforderlich.  Abhängig vom Anwendungsfall kann es notwendig sein die Gefügebestandteile durch entsprechend geeignete Ätzverfahren sichtbar zu machen. Folgende Schritte der Präparation und Untersuchung führen wir zusammengefasst bei uns für Sie durch:

1. Herausarbeiten eines Prüfkörpers

2. Metallografischer Schliff: Makroschliffherstellung oder Einbetten, Schleifen und Polieren

3. Probenätzung, falls erforderlich

4. Analyse am Licht- oder Rasterelektronenmikroskop

5. Härteprüfung nach Vickers oder Brinell

Bei polierten und gegebenenfalls geätzten Proben kann das Gefüge oder die Beschichtung mikroskopisch beurteilt werden. Lichtmikroskopisch ist eine bis bis zu 1000-fache Vergrößerung möglich. Es dient als Hilfsmittel, um Materialeigenschaften oder Fehler am Werkstoff besser zu verstehen. 

Das Rasterelekronenmikroskop (REM) ist ein Instrument, welches vor allem bei der Fehler- und Schadensfallanalyse zur Anwendung kommt. Hierbei werden die Bruchflächen der versagenden Bauteile beurteilt. Die Untersuchungsmethode bietet den Vorteil Objekte dreidimensional im Mikrobereich abzubilden.  Da die Rasterelektronenmikroskopie auf Röntgenstrahlung basiert, ergibt sich ein vielseitiger Einsatz in der Mikrobereichsanalyse. Neben der Abbildung der Topografie ist es mit eingebautem BSE-Detektor außerdem möglich die Elementverteilung auf einer Oberfläche sichtbar anhand eines Hell-Dunkel-Kontrastes zu erfassen. Eine weitere sehr häufig angewandte Einsatzmöglichkeit ergibt sich durch die EDX-Analyse. Hierbei werden Elemente ab Ordnungszahl 4 qualitativ und quantitativ erfasst. Die chemische Zusammensetzung von Werkstoffen, von Gefügebestandteilen oder aber auch von Rückständen, Ablagerungen und Einschlüssen kann hiermit bestimmt werden.

Mikrostrukturanalyse

Mit dem Rasterelektronenmikroskop können kleinste Strukturen sichtbar gemacht werden, die mit dem Lichtmikroskop nicht zu erfassen sind. Diese sind dreidimensional dargestellt. Unser Beispiel zeigt eine winzige Fliege, welche auf der Blüte des Löwenzahns lebt und mit bloßem Auge fast nicht zu sehen ist. Neben der Fliege befinden sich Löwenzahnpollen. Analog dazu können Bruchflächen dargestellt werden um die Ursache des Bauteilversagens anhand einer Schadensanalyse zu ermitteln. Die anschließende Bruchbeurteilung macht es möglich eine Aussage zu treffen, ob der Bruch beispielsweise durch plötzlich einwirkende Gewalt, durch schwingende Belastungen oder bereits durch eine fehlerhafte Mikrostruktur hervorgerufen wurde. Neben der mechanischen Belastung des Bauteil, können aber auch korrosive oder thermische Einflüsse auf der Bruchoberfläche rasterelektronenmikroskopisch festgestellt werden.

Neben metallischen Werkstoffen können durch eine spezielle Probenvorbereitung auch nichtleitende Materialien untersucht werden. Dafür müssen diese vorab mit Kohlenstoff oder Gold bedampft werden, um eine leitfähige Oberfläche zu erzeugen, wie im Fall unserer Fliege.

Mit Hilfe der Glimmentladungsspektroskopie (GDOES) können metallische und nichtmetallische Feststoffe auf deren chemische Zusammensetzung qualitativ und quantitativ analysiert werden. Sie ist vor allem eine geeignete Methode zur Charakterisierung von Beschichtungen, welche sich im Schichtdickenbereich von wenigen Nanometern bis zu 200 Mikrometern befinden. Mit der Tiefe ändert sich die chemische Zusammensetzung entweder schlagartig oder gleichmäßig. Diese Methode wird als Tiefenprofilanalyse bezeichnet. Auch Verunreinigungen, welche sich zwischen einzelnen Schichtlagen oder im Material befinden, können analysiert werden.

Die Härteprüfung wird häufig angewendet um die Qualität eines Werkstoffes anhand eines SOLL-IST-Abgleichs zu überprüfen. Dabei hängt die Auswahl Auswahl der Prüfkraft davon ab, ob es sich um harte oder weiche Materialien handelt, welche Materialstärke vorliegt, oder ob die Härte einer dünnen Schicht überprüft werden soll. Abhängig vom verwendeten Eindringkörper, kommen bei uns die Verfahren nach Vickers oder Brinell zur Anwendung. Mit dem erhaltenen Härtewert kann sogar die Zugfestigkeit des untersuchten Werkstoffes ungefähr abgeschätzt werden.

Folgende Härteprüfverfahren bieten wir an:

1. Makrohärteprüfung nach Vickers oder Brinell

2. Kleinlasthärtemessung und Härteverläufe nach Vickers

3. Mikrohärtemessung nach Hanemann