Service

Viele unserer Kunden nutzen den über Jahrzehnte akkumulierten Erfahrungsschatz hinsichtlich der chemischen Analyse, insbesondere der Tiefenprofilanalyse von Randschichten mit der Glimmentladungsspektrometrie und die Möglichkeiten der Eigenspannungs- und Phasenanalysen.

Schwerpunkte dieser Arbeiten sind Untersuchungen von bearbeitungs-, wärmebehandlungs- und fügebedingten Werkstoffzuständen in Bauteilen.

Röntgenlabor

Für die Durchführung von röntgenographischen Untersuchungen (Eigenspannungen, Phasenanalyse, Restaustenitbestimmung, Texturmessungen, …) stehen eine Reihe Diffraktometer zur Verfügung, die mittels problemangepasster Messanordnungen die Bewältigung spezieller Messaufgaben erlauben. Umfangreiche Erfahrungen liegen bei Stählen- und Al-Basis-Werkstoffen sowie bei Titan-Legierungen, Ni-Basis-Legierungen und sonstigen Legierungen vor.

Unsere Erfahrungen:

  • Optimierung von Fertigungsprozessen (Schleifen, Fräsen , Orbitalbohren, Massivumformung, ...)
  • Kontrolle von Randschichtverfestigten Zuständen (Kugelstrahlen, Festwalzen, Laser Shock Peening, ...)
  • Halbwertsbreitenanalyse sowie Bestimmungen von Kristallitgröße, Mikrodehnungen und verbundenen Versetzungsdichten zur Beurteilung von Verfestigungszuständen
  • Messungen an wärmebehandelten Zuständen zur Kontrolle und Optimierung von Behandlungsparametern (Induktionswärmebehandlung, Aufkohlung, Carbonitrieren, Nitrieren,..)
  • Untersuchungen an dünnen Oberflächenbeschichtungen (PVD, CVD, …), mithilfe eines speziellen Diffraktometers für Messungen unter streifendem Einfall (Grazing Incidence)
  • Charakterisierungen von fügebedingten Werkstoffänderungen
  • Untersuchungen an Großbauteilen und Konstruktionen vor Ort, mithilfe eines mobilen Röntgendiffraktometers
  • Barkhausenrauschenanalyse und mikromagnetische Methoden zur Schleifbrandprüfung, bzw. Eigenspannungsanalyse
  • Aufklärung von Schadensfällen
  • Untersuchungen zur Verzugsminimierung
  • In situ röntgenografische Untersuchungen während kompletter Wärmebehandlungszyklen (Bestimmung des Eigenspannungsabbaus, Karbidauflösungskinetik, Phasenumwandlungen, …)
  • Einfluss einer Mehrphasigkeit auf Eigenspannungszustände, Messungen von Tensoren und dreiachsige Eigenspannungsbestimmungen
Eigenspannungstiefenverläufe von Einsatzgehärteten Proben aus 18CrNiMo7-6 vor und nach dem Kugelstrahlen

Eigenspannunganalyse

Eigenspannungsanalysen erfolgen bei uns standardweise mit den Methoden der Röntgendiffraktometrie. Je nach Werkstoff und Probengeometrie stehen unterschiedliche Diffraktometer zur Verfügung um schnelle und zuverlässige Untersuchungen durchzuführen. Für Untersuchungen in der Tiefe (Tiefenverläufe) werden die Proben nach und nach elektrochemisch abgetragen und gemessen (bis maximal 2 mm).

Untersuchungen mit der Bohrlochmethode oder mithilfe der mikromagnetischen Methode, können bei uns zur Ergänzung ebenfalls durchgeführt werden.

Analyse von Verfestigungszuständen

Während einer Eigenspannungsanalyse mittels Röntgenbeugung, wird häufig eine Halbwertsbreitenanalyse durchgeführt. Diese liefert qualitative Informationen über den Verfestigungszustands eines Werkstoffs. Diese stellt jedoch keine physikalische Größe dar.

Durch eine vollständige Profilanalyse und geeignete Auswerteverfahren können die Kristallitgröße und Mikrodehnungen aus den Interferenzbreiten ausgewertet und die Versetzungsdichte semi-quantitativ ermittelt werden. Für tiefgreifende werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen können diese Untersuchungen wertvolle Informationen zu den untersuchten Zuständen geben.

Qualitative Phasenanalyse

Zur Identifizierungen von Phasenbestandteilen steht die PDF-2 Datenbank der ICDD zur Verfügung. Damit können komplexe Phasengemische qualitativ untersucht werden.

Quantitative Phasenanalyse von Nitrierschichten mittels Rietveld-Methode

Quantititative Phasenanalyse

Die Methoden der quantitativen Phasenanalyse werden häufig für die Untersuchungen von wärmebehandelten Stählen herangezogen. Nach der Aufnahme des Beugungsdiagramms, mit einem geeigneten Röntgendiffraktometer, können komplexe Phasengemische untersucht werden. Dafür wird die sogenannte „Rietveldmethode“ eingesetzt, welche eine gleichzeitige Auswertung des gesamten Beugungsdiagramms ermöglicht. Dabei können mehrere Phasen berücksichtigt und Phasenanteile präzise ermittelt werden. Diese Methode wird sehr häufig zur Bestimmung von Restaustenitgehalten in wärmebehandelten Stählen eingesetzt, aber auch zur Untersuchung von komplexeren Phasengemischen wie z. B. bei nitrierten oder nitrocarburierten Proben.

Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Struktureigenschaften der Phasen berücksichtigt werden und dadurch die Profilanpassungen nicht rein mathematisch erfolgen, sondern eine physikalische Bedeutung haben. Dies ermöglicht auch präzisere Auswertungen bei technischen Werkstoffen wie z. B. in hochlegierte Stählen, die eine große Anzahl an Sonderkarbiden aufweisen.

Texturuntersuchungen

Die durch Fertigungsprozesse entstehenden Texturen können mit unseren Anlagen gemessen und ausgewertet werden. Es können klassische Polfiguren ausgewertet werden sowie auch die Bestimmung von Orientierungsdichtefunktionen erfolgen.

Optische Emissionsspektrometrie

OES Untersuchung des Kohlenstoff- und Stickstoffverlaufs nach dem Carbonitrieren

Die optische Emissionsspektrometrie wird zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung metallischer Werkstoffe eingesetzt. Je nach Fragestellung kommen das Funkenspektrometer oder das Glimmentladungsspektrometer zum Einsatz.

Funkenspektrometer (SOES):

  • Bestimmung der chemischen Zusammensetzung metallischer Werkstoffe, hautpsächlich Fe- und Al-Basis, aber auch Cu- und Ni-Basis.
  • Analyse von Einzelelementen oder Vollanalysen
  • Elementanalysen als Elementmapping über größere Probenbereiche (Lateralauflösung ca. 10 mm, max. Probenfläche 70x70mm2)
  • Kohlenstoff-Tiefenprofile nach Aufkohlung zur Bestimmung des Randkohlenstoffgehaltes und der Aufkohlungstiefe (ab 0.05 mm durch Abschleifen in Schritten bis zum Kerngehalt)
  • Kohlenstoff-Stickstoff-Tiefenprofile nach Carbonitrierbehandlung (ab 0.05 mm durch Abschleifen in Schritten bis zum Kerngehalt)
GDOS Untersuchung von TiNiN Beschichtung auf Stahl mit implantiertem Stickstoff

Glimmentladungsspektrometer (GDOS)

Aufnahme von Elementtiefenprofilen ab der Oberfläche bis ca. 100 µm Tiefe, mit hoher Tiefenauflösung.

  • Analyse von Randschichten an Stählen nach thermochemischen Behandlungen wie Nitrieren, Nitrocarburieren, usw. zur Untersuchung des Verbindungsschichtaufbaus und des Übergangs zur Diffusionsschicht
  • Analysen zur Untersuchung von Randschichtschädigungen wie Entkohlung, Aufkohlung, Oxidation, Effusion von Legierungselementen
  • Ergänzung des Kohlenstoff-Stickstoff-Tiefenprofiles (von SOES) an Carbonitrierschichten im oberflächennahen Bereich ab der Oberfläche bis 50 µm.
  • Schichtaufbau von Beschichtungen nach Beschichtungen mit PVD-, CVD-Verfahren wie bspw. Ti-N, Ti-C-N
  • Ionenimplantierte Randschichten / Beschichtungen
  • Qualitative Analysen als Intensitäts-Zeit-Verläufe