ASTM E112: Korngrößenanalyse

Einführung

DieASTM E112 legt die Messung der Korngröße in Metallen und Legierungen fest, um Konsistenz und Genauigkeit für materialwissenschaftliche Anwendungen zu gewährleisten.

Die mechanischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen werden durch die Korngröße bestimmt. Die ASTM E112 standardisiert ein Verfahren zur Messung der Korngröße, das für die Qualitätskontrolle, die Forschung und die Werkstofftechnik von Bedeutung ist.

Methoden für die Korngrößenanalyse (ASTM E112)

ASTM E112 beschreibt mehrere standardisierte Methoden zur Bestimmung der Korngröße, die jeweils für bestimmte Materialien, Präzision und verfügbare Geräte geeignet sind:

1. Vergleichsmethode

Diese Methode beinhaltet einen visuellen Vergleich einer polierten und geätzten Probe mit ASTM-Korngrößentabellen. Sie ist schnell und akzeptabel für die tägliche Qualitätskontrolle, bei der eine ungefähre Korngröße ausreicht. Bei Aluminiumgussteilen kann beispielsweise leicht überprüft werden, ob die Korngröße innerhalb des gewünschten Bereichs liegt (z. B. ASTM G8-G12).

2. Planimetrische (oder zählende) Methode

Bei der planimetrischen Methode werden die Körner in einem Bereich auf einem Mikroskop gezählt. Die planimetrische Methode bietet eine quantitativere und präzisere Messung, die sich für Forschung, Entwicklung und Hochleistungslegierungen eignet. Bei Superlegierungen auf Nickelbasis, die zur Herstellung von Turbinenschaufeln verwendet werden, stellt die planimetrische Analyse beispielsweise sicher, dass die Körner gleich sind, was für die Hochtemperatur-Kriechfestigkeit entscheidend ist.

3. Intercept (oder lineare) Methode

Bei der Intercept-Methode werden mehrere Testlinien durch das Schliffbild gezogen und die überschrittenen Korngrenzen gezählt. Sie eignet sich sehr gut für computergestützte automatisierte Bildanalysesysteme, so dass eine Messung mit hohem Durchsatz und geringer Fehleranfälligkeit möglich ist. Sie wird häufig in Produktionsanlagen für Stahl-, Titan- und Aluminiumlegierungen eingesetzt, wo große Datensätze zur Überprüfung der Chargenkonsistenz erstellt werden müssen.

Jede Methode hat besondere Vorteile: Die Vergleichsmethode ist schnell und praktisch für Routinekontrollen, die planimetrische Methode liefert präzise Daten auf Forschungsniveau, und die Intercept-Methode eignet sich am besten für die Automatisierung und statistische Berechnung. Welches Verfahren am besten geeignet ist, hängt von der Art des Materials, dem Grad der Genauigkeit und dem Verwendungszweck ab.

Methoden zur Messung der Korngröße

Weitere Informationen finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).

Anwendungen der Korngrößenanalyse

Die Korngröße wirkt sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen aus, weshalb die ASTM E112-Prüfung in vielen Industriezweigen eine Notwendigkeit ist.

In der Luft- und Raumfahrtindustrie enthalten Ti-6Al-4V-Turbinenschaufeln mit feinen Körnern (~10 μm) mehr als 10⁶ Ermüdungszyklen bei 550 °C, während grobe Körner (~40 μm) die Ermüdungslebensdauer um 30-40 % verringern.

Die Analyse der Korngröße garantiert, dass Wärmebehandlungen einheitliche Gefüge für Hochtemperaturanwendungen ergeben.

In der Automobilindustrie führen Korngrößen von 40 μm bis hinunter zu 10 μm zu einer Verringerung der Streckgrenze um mehr als 100 MPa, ohne dass die Duktilität darunter leidet, was die Crash-Tauglichkeit verbessert. Die Kornprüfung stellt sicher, dass die Walz- und Glühprozesse den Spezifikationen entsprechen.

Im Bauwesen bewahren Feinkornbaustähle ihre Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen und verringern so die Wahrscheinlichkeit von Sprödbrüchen. Die ASTM E112-Prüfung verifiziert, dass Gieß- und Schweißverfahren konsistentes, sicheres Material erzeugen.

Die Messung der Korngröße ist auch für die Entwicklung von Legierungen und für die Analyse von Fehlern von entscheidender Bedeutung. Bei Superlegierungen auf Nickelbasis und rostfreiem Stahl kann ein abnormales Kornwachstum oder eine ungleichmäßige Verteilung zu Kriechen oder Rissen vor dem erwarteten Zeitpunkt führen. Die Messung der Korngröße ermöglicht es den Ingenieuren, Leistungsmängel direkt mit Prozessparametern wie der Abkühlungsrate oder den Schmiedebedingungen zu korrelieren.

Kurz gesagt, die ASTM E112-Prüfung bietet eine quantitative Überprüfung der Mikrostruktur mit garantierter Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Zuverlässigkeit für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, das Bauwesen und hochentwickelte Legierungen.

Häufig gestellte Fragen

Wofür wird ASTM E112 verwendet?

ASTM E112 wird für die Messung der Korngröße von Metallen und Legierungen verwendet, um deren mechanische Eigenschaften zu bestimmen.

Warum ist die Korngröße bei Metallen und Legierungen wichtig?

Die Korngröße von Metallen und Legierungen wirkt sich auf ihre Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität aus, was ihre Leistung in verschiedenen Anwendungen beeinflusst.

In welchen Branchen wird die ASTM E112 regelmäßig verwendet?

Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und das Bauwesen verwenden die ASTM E112 regelmäßig zur Qualitätskontrolle und für Materialinnovationen.

Welches sind die wichtigsten in der ASTM E112 beschriebenen Methoden?

Die Norm enthält die Vergleichsmethode, die planimetrische Methode und die Intercept-Methode für die Korngrößenmessung.

Gilt ASTM E112 für alle Metalle und Legierungen?

Ja, die ASTM E112 ist allgemein gehalten und kann auf eine Reihe von metallischen Werkstoffen angewandt werden, so dass für alle Arten von Werkstoffen zuverlässige Korngrößenmessungen möglich sind.