Materialographische Vor-Ort-Prüfung von Bauteilen

Praktische Ausführung und Bewertung der Befunde

2026. 1. Auflage, V, 205 Seiten, 191 Abbildungen, 16 Tabellen, 15x21cm, 500 g
Language: Deutsch

(Materialkundlich-Technische Reihe, Band 16)

ISBN 978-3-443-23023-4, brosch., price: 34.90 €

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Praxisbuch • Technik • Werkstoff • Materialkunde • Metallographie

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In diesem Band der Materialkundlich-Technischen Reihe wird in kompakter Form das notwendige Wissen für die Anwendung der ambulanten Metallo- und Materialographie an Bauteilen dargestellt. Diese weitgehend zerstörungsfreie Technik kann an Bauteilen und Halbzeugen aus unterschiedlichen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen eingesetzt werden. Mit den Befunden lassen sich die Qualität der Ausführung und mögliche Schädigungszustände in einfacher Weise vor-Ort überprüfen.

Die Anforderungen an die Vorbereitung der zu prüfenden Oberflächen, die Vorgehensweise sowie die anschließende Auswertung und Dokumentation werden vorgestellt. Einflussgrößen, die sich auf das Strukturbild der Bauteiloberfläche auswirken und im Zusammenhang mit Werkstoff, Bauteilart und Untersuchungsziel stehen, müssen bei der Durchführung berücksichtigt werden. Darauf wird besonders eingegangen. Grundlage hierfür ist eine kompakte Einführung in die wesentlichen Zusammenhänge zwischen der Ausbildung der Oberfläche und dem Gefüge des darunterliegenden Werkstoffquerschnitts.

Die für die Durchführung der Untersuchungen notwendigen Gerätschaften und Hilfsmittel werden erläutert. Danach wird die Vorgehensweise problemangepasst für verschiedenste technische Anwendungsfälle und Werkstoffe vorgestellt und erklärt. Die Interpretation der Befunde erfolgt auf der Basis von technischen Problemstellungen wie Qualitätssicherung, Schadensbewertung und Risiken der Inbetriebnahme bzw. des Weiterbetriebs nach dem internationalen Stand der Technik und Wissenschaft.

Zahlreiche Bilder und vielfältige Beispiele aus der technischen Praxis verdeutlichen die praktische Vorgehensweise und zeigen die Problematik bei der Interpretation der Befunde auf. Anwender und Anwenderinnen haben dadurch einen direkten Zugang zu den Ergebnisbewertungen und können Vergleiche mit eigenen Befunden anstellen. Mögliche Fehlerquellen bei der Durchführung und Auswertung werden ausführlich behandelt und mit Bildern anschaulich belegt.

Dieses Fachbuch ist ein Leitfaden für die praktische Vorgehensweise der Metallo- bzw. Materialographie an Bauteilen und Halbzeugen aus den verschiedensten Bereichen der Technik und wendet sich an
∙ angehende und praktizierende Metallographen und Metallographinnen, ∙ Werkstoffprüfer und Werkstoffprüferinnen, Techniker und Technikerinnen sowie Werkstofffachleute, ∙ Qualitätsverantwortliche, die metallographische Ergebnisse interpretieren und Entscheidungen treffen müssen.
Es kann ebenfalls als Lehrbuch für Studierende des allgemeinen Maschinenbaus und der Fertigungstechnik sowie für angehende Lehr- und Weiterbildungskräfte und nicht zuletzt als Nachschlagewerk für praktizierende Werkstofffachleute genutzt werden.

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1 Vorwort 1

2 Oberflächen 4
2.1 Funktionale Oberflächen 4
2.2 Oberflächen nach Herstellung und Betrieb 10
2.3 Zerstörungsfreie Prüfverfahren zur Vor-Ort-Bewertung des
Oberflächenzustandes am Bauteil 15
2.3.1 Überblick 15
2.3.2 Portable Geräte mit Möglichkeiten zur
Mikrostrukturanalyse 17

3 Abdrucktechnik 20
3.1 Anwendungsgebiete 20
3.1.1 Technische Bewertungen 20
3.1.2 Nichttechnischer Bereich 21
3.2 Vorgehensweise 21
3.2.1 Allgemeine Anforderungen 24
3.2.2 Geräte und Hilfsmittel 25
3.2.3 Oberflächenvorbereitung 27
3.2.3.1 Vorschleifen und Feinschleifen 27
3.2.3.2 Feinschleifen 28
3.2.3.3 Polieren 30
3.2.4 Gefügekontrastierung 31
3.2.5 Erstellung des Abdruckes 32
3.2.6 Fixierung, Auswertung und Dokumentation 36
3.2.7 Zusammenfassung 40

4 Beispiele für problemangepasste Vorgehensweise bei metallischen Werkstoffen 41
4.1 Funktionale Oberflächen 41
4.1.1 Beschichtete Oberflächen 41
4.1.2 Gehärtete, verschleißfeste Oberflächen 44
4.1.3 Oberflächen mit definiertem Rauhigkeitsprofil 48
4.2 Gegossene Bauteile 48
4.3 Umgeformte Bauteile 51
4.4 Oxidierte/Korrodierte Oberflächen 58
4.5 Bearbeitete Oberflächen 60
4.6 Schweißverbindungen 65
4.7 Besondere geometrische Verhältnisse – Kerben und
Einschnitte 69

5 Einsatz im Bereich der Schadens- und
Zustandsbeurteilung 75
5.1 Überprüfung des Gefügezustandes 75
5.2 Überprüfung von Rissanzeigen 78
5.3 Überprüfung von Schädigungszuständen in der
Mikrostruktur 90

6 Problemangepasste Vorgehensweise bei nichtmetallischen
Werkstoffen 101
6.1 Kunststoffe 101
6.1.1 Untersuchungsmethoden 101
6.1.2 Einsatz der Replikatechnik 102
6.2 Keramische Verbundwerkstoffe 102
6.3 Halbleitermaterialien Mikroelektronik 104

7 Extraktionsabdrucktechnik 106
7.1 Herstellung von Extraktionsabdrücken an Bauteilen 106
7.1.1 Mikrostrukturuntersuchungen 106
7.1.2 Lose Partikel 107

8 Makroätzungen und Schwefel-Abdruck 108
8.1 Verformungen und Faserverlauf 109
8.2 Seigerungen 109
8.3 Gefügestrukturen 110
8.4 Schwefelsulfide (Seigerungen) 110

9 Möglichkeiten der Befundquantifizierung 114
9.1 Vergleich mit Referenzzustand 114
9.2 Schädigungsbewertung 114
9.2.1 Definition Schädigung und Lebensdauer 114
9.2.2 Zusammenhang Schädigung und Lebensdauer 116

10 Internationale Regelwerke zur Ermittlung der Kriechschädigung auf
der Basis von Gefügeabdrücken 120
10.1 Nordtest Guidelines 120
10.1.1 Anforderungen 120
10.1.2 Präparation 120
10.1.3 Abdrucknahme 121
10.1.4 Auswertung und Befundung 121
10.2 VGBE-S-517 122
10.2.1 Geltungsbereich 122
10.2.2 Allgemeine Anforderungen 125
10.2.3 Präparation 125
10.2.4 Abdrucknahme 126
10.2.5 Auswertung und Befundung 128
10.3 ASTM und API-Standards 137
10.3.1 Anforderungen 137
10.3.1.1 Präparation 137
10.3.2 Abdrucknahme 138
10.3.2.1 Auswertung und Befundung 138
10.4 Zusammenfassung 139

11 Praktische Hinweise für die Durchführung von Abdrücken 140
11.1 Einfluss der Präparation bei der Erstellung von
Gefügeabdrücken 140
11.1.1 Schleifen und Polieren 140
11.1.2 Abschleiftiefe 140
11.1.3 Polieren 141
11.1.4 Ätzen 143
11.1.4.1 Ätzdauer 143
11.1.4.2 Ätzmittel 144
11.2 Anwendung unterschiedlicher Abdruckmedien 145
11.3 Fehlerquellen beim Abdrücken und Abziehen von
Acetatfolien 146
11.4 Gefügeabdrücke: Fehler bei der Interpretation von Befunden –
Artefakte 150
11.4.1 Personenbedingte Fehler 150
11.4.1.1 Präparationseinfluss 150
11.4.1.2 Mangelnde Erfahrung 151
11.4.1.3 Falsche Wahl der Prüfstelle 164
11.4.2 Methodenbedingte Fehler 165
11.4.2.1 Identifizierung von Gefügeparametern 165
11.4.2.2 Identifizierung und Quantifizierung von Mikrodefekten 165

12 Begriffserläuterungen 178

13 Zusammenstellung der wichtigsten Ätzmittel für Stähle,
Gusseisen, Ni-Cu-Legierungen und Nickellegierungen 195

14 Beispielverzeichnis 196

15 Literatur 198

16 Index 203

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