Präparation von Proben aus Gusseisen
Dieser Leitfaden kann Ihre metallographische Präparation für Gusseisen verbessern. Die wichtigsten Herausforderungen bei der metallographischen Präparation von Gusseisen sind der Erhalt der wahren Form und Größe von Graphit in Lamellen, Kugeln oder nach Tempern. In Grauguss liegt der Kohlenstoff als Graphit vor, in weißem Gusseisen in Form von Eisenkarbid und Legierungskarbiden.
Die Form des Graphits hat einen wesentlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Gusseisen. Die metallographische Qualitätssicherung von Grauguss ist fester Bestandteil jedes Fertigungsverfahrens von Gusseisen.
Das metallographische Qualitätssicherungsverfahren für Gusseisen umfasst:
- Beurteilung der Graphitgröße und -verteilung ungeätzter, polierter Proben mithilfe von üblichen Referenztabellen oder Bildanalyse.
- Ätzen der Proben zur Untersuchung der Matrixstruktur, je nach Spezifikation.
Wichtig ist, dass Graphit eigentlich dreidimensional ist, obwohl er als zweidimensional im Schliff wahrgenommen wird.
Wie erhält man Graphit in seiner ursprünglichen Form und Größe?
Ein häufiger Fehler bei der Präparation ist das unzureichende Entfernen von verschmierter Metallmatrix nach dem Schleifen, die die wahre Form und Größe von Graphit verschleiern kann. Besonders häufig kommt dies bei ferritischen und austentitischen Gusseisen vor, die zu Verformung und Kratzerbildung neigen. Um dies zu vermeiden, ist eine gründliches Diamant- und Endpolieren unerlässlich. Die Beurteilung bei einer höheren Vergrößerung als 100x zeigt den vollständigen Erhalt des Graphits.
Wussten Sie, dass gut polierter Graphit grau und nicht schwarz ist? Siehe Abbildung 1.
Abb. 1. Er erscheint bei geringerer Vergrößerung von ferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit schwarz, hier bei hoher Vergrößerung grau, geätzt mit Nital. Der Kohlenstoff tritt hauptsächlich als Graphit in kugeliger Form auf. Die Kugelform bewirkt eine bessere Festigkeit im Vergleich zu lamellarem Gusseisen, die Härte des Werkstoffes ist jedoch aufgrund des fehlenden Zementits im rein ferritischen Grundgefüge geringer.
Bild aufgenommen mit Zeiss Smartzoom 5, Vergrößerung: ca. 500x
Die Herausforderungen bei der Präparation von Gusseisen mit Graphit können sich dann ergeben, wenn die Metallographie ein integraler Bestandteil des Qualitätssystems der Gießerei mit begrenzten Zeitvorgaben ist. Wenn Sie diese Schwierigkeiten verstehen und überwinden, kann Ihre Gießerei konsistente Ergebnisse erzielen.
Lösungen für die Gusseisenpräparation:
- Trennen – eine Trennscheibe mit kubischem Bornitrid wird empfohlen. Wenn Sie größere Blöcke trennen, ist ein automatischer Prozess effizienter als ein manueller.
- Einbetten – Gießereien verwenden häufig nicht eingebettete Proben, die mit einem Gesamtprobenhalter zum Schleifen und Polieren fest verschraubt präpariert werden können – für bis zu 6 Proben gleichzeitig.
- Schleifen und Polieren – Verwenden Sie eine Diamantschleiffläche mit anschließender gründlicher Diamantpolitur mit harten Polierflächen, einschließlich eines abschließenden Oxidpolierschritts.
Abb. 2. Grauguss, präpariert mit Feinschleifen mit Diamantoberfläche, weist eine gute Randschärfe auf, die durch eine Rationalisierung der Präparationsmethoden erreicht werden kann.
Schleifen und Polieren von Proben aus Gusseisen
Wählen Sie die richtige Unterlage, um Verformungen zu reduzieren:
- Für harte weiße Gusseisen und ADI-Gusseisen empfiehlt Struers die Verwendung einer Diamantoberfläche wie MD-Piano 220 und Feinschleifen mit MD-Allegro.
- Weiche und mittelharte Gusseisen mit einer Ferrit-, Austenit- oder Perlit-Matrix werden mit Siliziumkarbidfolie/-papier plangeschliffen und mit MD-Largo feingeschliffen.
- Für Gusseisen, das währen des Polierens korrodiert, wird die Verwendung einer wasserfreien Diamantsuspension, A, und des Schmiermittels Gelb empfohlen.
Das 4-Stufen-Verfahren von Struers für weiße Gusseisen verwendet MD-Oberflächen von Struers. So wird Material einheitlich abgetragen ohne Verschmieren der weichen Phasen oder Absplitterungen spröder Phasen.
Schritt eins - MD-Piano 220
Schritt zwei – der Feinschleifschritt mit MD-Allegro in Kombination mit DiaPro Allegro/Largo 9
Schritt drei – MD-Dac mit DiaPro Dac 3
Schritt vier – MD-Nap mit DiaPro Nap B 1
Nach dem ersten Schritt sollte das Feinschleifen und Polieren in 10 Minuten abgeschlossen sein. Wenn Ihre Methoden länger dauern, probieren Sie die oben empfohlenen Methoden aus, um schneller konsistente Ergebnisse zu erzielen. Sehen Sie sich die Polierzeiten und Andruckkräfte im Einzelnen an.
Gusseisen mit Graphit kann in drei Schritten und in elf Minuten präpariert werden, obwohl viele Labortechniker es vorziehen, am Ende eine Minute lang einen OP-Chem-Schritt hinzuzufügen.
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