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Europe | ENNICKEL UND NICKELLEGIERUNGEN
Metallographische Präparationsmethoden nach Material
In diesem Leitfaden finden Sie Hinweise, wo Sie bei der metallografischen Präparation und Analyse von Nickel und Nickellegierungen beginnen sollten. Er enthält Tipps, wie Sie die besten Ergebnisse für Ihre metallografische Anwendung erzielen.
Was ist bei der Arbeit mit Nickel und Nickellegierungen zu beachten
Tipps zum Trennen von Nickel und Nickellegierungen
Alle Schnitte sollten stehts unter Kühlung erfolgen, wobei ein Großteil des Kühlmittel in den Schnitt geleitet werden sollte. Trennen mittels einem geeigneten Kühlschmierstoffs ergibt eine wesentlich bessere Oberflächenqualität als ein Trennschnitt ohne Kühlung. Die Verwendung von Kühlschmiermittel schützt auch vor Oberflächenschäden durch Überhitzung und mechanische Beanspruchung. Es ist wichtig, Schäden beim Trennen zu minimieren. Mechanische Schäden, wie z. B. Brüche, können tief in die Struktur eindringen und spätere Präparationsschritte unnötig verlängern. Es werden zwei Arten des Trennens unterschieden: Abrasiv- und Präzisionstrennen.
Tipps zum Abrasivtrennen
Trennscheiben haben unterschiedliche Bindungsstärken und werden auf der Grundlage ihrer Bindungsstärke und Schleifmittelart für verschiedene Materialien empfohlen. Die Wahl einer falschen Trennscheibe kann zu einer unsachgemäßen Abnutzungsrate führen und möglicherweise das vorhandene Gefüge verändern. Eine Trennscheibe besteht vollständig aus Schleifmittel, das durch ein Harz gebunden ist. Bei Gebrauch wird die Trennscheibe immer kleiner, bis sie nicht mehr zum Trennen verwendet werden kann. Anschließend kann eine neue Trennscheibe auf das Gerät zum Trennen aufgesetzt werden, um weitere Trennvorgänge durchzuführen.
Die Größe der Trennscheibe wirkt sich auch auf die Trennparameter aus. Größere, dickere Trennscheiben entfernen mehr Material, erzeugen aber auch mehr Wärme als eine dünnere Trennscheibe. Um die von den Trennscheiben erzeugte Wärme zu reduzieren, sollte die Vorschubgeschwindigkeit verringert werden.
Nickel ist ein abriebfestes Material, das sich nur schwer effizient trennen lässt, ohne dabei Schäden unter der Oberfläche zu verursachen. Buehlers Trennscheiben für Superlegierung sind speziell dafür ausgelegt, diese Legierungen effizient zu trennen und dabei Verformungen zu minimieren.
| Empfohlene Abrasivtrennscheiben für Nickel und Nickellegierungen | |||
|---|---|---|---|
| 254 mm (10in) | 305 mm (12in) | 356 mm (14in) | 406 mm (16in) |
| 12-4205-010 1,3mm [0,051in] | 10-31205-010 2 mm [0,08in] | 10-31405-010 2,5 mm [0,10in] | 10-31605-010 3 mm [0,125in] |
Tipps zum Präzisionstrennen
Präzisionstrenner werden bei der metallografischen Präparation von Nickel zum Trennen kleiner oder empfindlicher Proben verwendet. Präzisionstrennscheiben auf Diamant oder CBN-Basis brechen nicht während des Gebrauchs. Am äußeren Rand der Trennscheibe befindet sich ein Abschnitt, in dem Schleifmittel mit einer Metalllegierung verbunden wurden. Bei sorgfältiger Behandlung kann eine Präzisionstrennscheibe eine ganze Schachtel Abrasivtrennscheiben überdauern. Präzisionstrennscheiben können für schwierigere Schnitte bei Aluminium verwendet werden, z. B. für präzise Schnitte in der Nähe eines bestimmten Merkmals oder wenn es wichtig ist, die Breite eines Schnitts zu reduzieren (Schnittverlust).
Weitere Vorteile der Verwendung eines Präzisionstrenners sind die geringere Belastung und die damit verbundene geringere Wärmeentwicklung, wodurch die Beschädigung reduziert wird.
Abrasivtrennscheiben können auch mit Präzisionstrennern verwendet werden. Beispielsweise in Fällen, in denen die Trennscheiben häufig brechen. Dies kann der Fall sein, wenn Sie ein schwer zu spannendes Teil haben, ein Teil, das sich beim Trennen verschieben könnte, oder wenn Sie mehr Prozessvariabilität haben (z. B. mehrere Anwender).
CBN-Trennscheiben (CBN = kubisches Bornitrid) sind eine effektive Möglichkeit, um Bauteile aus Nickellegierungen mit einem Präzisionstrenngerät zu trennen. Abrasivtrennscheiben können eine Alternative zu den CBN-Trennscheiben sein. Bei der Verwendung von Abrasivtrennscheiben sind einige Dinge zu beachten. Die Umlaufkühleinheit muss häufiger gereinigt werden. Bei Verwendung der IsoMet High Speed wird eine externer Umlaufkühleinheit empfohlen. Der Durchmesser der Trennscheiben verringert sich mit zunehmender Abnutzung der Trennscheibe beim Trennen. Wenn die Trennscheibe zu klein zum Trennen ist, kann eine neue Trennscheibe auf die Säge aufgesetzt werden.
| Empfohlene Präzisionstrennscheiben für Nickel und Nickellegierungen | |||
|---|---|---|---|
| 127mm (5in) | 178 mm (7in) | 203 mm (8in) | Abrichtstein |
| 11-5265 0,15 mm [0,006in] | 11-5267 0,3 mm [0,012in] | 11-5268 0,9 mm [0,035] |
11-1190
11-2490 |
Tipps zum Einbetten von Nickel und Nickellegierungen
Das Einbetten von Proben schützt außerdem die Kanten der Proben und bewahrt vor Oberflächenbeschädigungen während der metallografischen Präparation. Die Einbettungsmethode sollte die Mikrostruktur der Probe in keiner Weise verändern. Druck und Hitze sind die häufigsten Ursachen für schädliche Auswirkungen. Temperaturen um 180 °C und Drücke um 290 bar sind beim Warmeinbetten üblich.
Die geeignete Methode zum Einbetten von Eisenproben kann von der Probengeometrie und den Probeneigenschaften abhängen. Verwenden Sie Kalteinbettmittel, wenn die Proben dünn sind oder sich leicht verformen. Solche Proben sind in der Regel empfindlich gegenüber hohem Druck. Wenn die Proben nicht druckempfindlich sind, kann das Warmeinbetten Zeit und Geld sparen.
Für den allgemeinen Gebrauch ist PhenoCure® eine gute Wahl. EpoMet® oder Diallylphthalat weisen im Vergleich zu PhenoCure® eine bessere Kantenanbindung auf und wären eine gute Wahl, wenn dieses Kriterium Priorität hat. Falls eine transparente Form von Interesse ist, sollten Sie TransOptic in Betracht ziehen. Da es sich bei TransOptic um ein Thermoplast handelt, wird es bei Erhitzung und einer Temperatur zwischen 105 und 115 °C für etwa 20 Minuten weich und ermöglicht so die Entnahme von Proben.
Für die Elektronenmikroskopie könnte das leitfähige Medium ProbeMet genau das sein, das Sie suchen. Wenn der Kupfergehalt in der Probe von Interesse ist, ist KonductoMet® eine leitfähige Alternative zu ProbeMet.
Schleifen und Polieren von Nickel und Nickellegierungen - Tipps für alle Methoden
Bei Ni-Cu-, Ni-Cr-Fe- und Ni-Fe-Legierungen wird eine bessere Oberflächenbeschaffenheit erzielt, wenn die fünfstufige Präparationsmethode angewendet wird.
Bei alterungsbeständigen Superlegierungen sollten anstelle von Apex® Hercules S-Scheiben Apex Hercules H-Scheiben für den zweiten Schritt des vorgeschlagenen vierstufigen Verfahrens verwendet werden. Wenn die Polierergebnisse mit der zweiten Methode nicht die gewünschten Ergebnisse erzielen, fügen Sie nach dem 3-µm-Schritt einen 1-µm-Schritt mit einem Trident-Tuch hinzu.
Sollten nach dem Poliervorgang noch Kratzer vorhanden sein, kann am Ende ein Vibrationspoliervorgang durchgeführt werden. Für das Vibrationspolieren wird in der Regel dieselbe Oxidsuspension verwendet, die auch im letzten mechanischen Schritt zum Einsatz kam. Bei reinem Nickel empfiehlt sich die Verwendung der MasterPrep®-Endsuspension. Bei Nickellegierungen kann ein Vibrationspoliervorgang mit MaterMet® dazu beitragen, eine kratzerfreie Oberfläche zu erzeugen.
Durch den Einsatz des Burst-Dosiersystems von Buehler kann Diamantmittel eingespart und die Gleichmäßigkeit verbessert werden.
Die ideale Einstellung für das Burst-Dosiersystem ändert sich je nach Größe der Arbeitsscheibe und des verwendeten Poliertuchs. Als allgemeine Richtlinie gilt, dass bei einer Arbeitsscheibengröße von 203mm (8″) eine Burst-Einstellung von 3 ein guter Ausgangspunkt ist. Bei Größen von 2554mm (10″) und 305mm (12″) stellen Sie das Burst-System auf 4 ein und passen Sie es nach Bedarf an. Es kann etwas Experimentierfreude erforderlich sein, um die optimalen Einstellungen zu ermitteln und eine ausreichende Abrasivität und Benetzung des Tuchs sicherzustellen. Burst-Dosiersysteme können auf Wunsch auch gleichzeitig mit Diamant-Combo Lösungen genutzt werden.
Die in den Schleif- und Poliermethoden aufgeführten Lasten sind Empfehlungen für eine 30mm (1,25″) große eingebettete Probe. Wenn während der Präparation Zentralandruck verwendet wird, sollte die angegebene Kraft mit der Anzahl der zu polierenden Proben multipliziert werden. Verwenden Sie für unterschiedliche Probengrößen unseren Rechner zur Lastumrechnung, um die richtige Last für Ihre Anwendung zu ermitteln.
| Verfahren zum Schleifen und Polieren von Ni, Ni-Cu und Ni-Fe-Legierungen | ||||
|---|---|---|---|---|
| Oberfläche | Kraft [N] | Drehzahl Teller [U/min] | Relative Umdrehung | Zeit |
| CarbiMet® 240 grit | 6 [27] | 300 rpm |
 | Until Plane |
| UltraPad® mit 9um MetaDi® Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
 | 5:00 |
| Trident® mit 3um MetaDi Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
| 3:00 |
| Trident mit 1um MetaDi Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
| 2:00 |
| ChemoMet® mit MasterMet® Colloidal Silica* | 6 [27] | 150 rpm |
| 2:00 |
 = Arbeitsscheibe Probenhalter  = Probenhalter *Plus MetaDi Fluid Extender nach Wunsch | ||||
| *Es kann ein Angriffsmittel verwendet werden, 1 Teil Ammoniumpersulfatlösung (10 g Ammoniumpersulfat auf 100 ml destilliertes Wasser) oder 30% Wasserstoffperoxid auf 5 Teile Siliziumdioxid. | ||||
| Verfahren zum Schleifen und Polieren von Superlegierungen auf Ni-Basis | ||||
|---|---|---|---|---|
| Oberfläche | Kraft [N] | Drehzahl Teller [U/min] | Relative Umdrehung | Zeit |
| CarbiMet® 320 grit | 6 [27] | 300 rpm |
| Until Plane |
| Apex® Hercules H oder S mit 9um MetaDi Supreme Polycrystalline | 6 [27] | 150 rpm |
| 5:00 |
| Trident® mit 3um MetaDi Supreme Diamond | 6 [27] | 150 rpm |
| 5:00 |
| ChemoMet mit MasterMet Colloidal Silica* | 6 [27] | 150 rpm |
| 2:00 |
|
= Arbeitsscheibe Probenhalter = Probenhalter *Plus MetaDi Fluid Extender nach Wunsch | ||||
| *Es kann ein Angriffsmittel verwendet werden, 1 Teil Ammoniumpersulfatlösung (10 g Ammoniumpersulfat pro 100 ml destilliertes Wasser) oder 30 % Wasserstoffperoxid auf 5 Teile Siliziumdioxid. | ||||
Tipps zum Ätzen von Nickel und Nickellegierungen
| Tabelle 20.7: Nickel und Nickellegierungen | |
|---|---|
| Zusammensetzung | Bemerkungen |
| 5g FeCl3 2ml HCl 99ml Ethanol | Carapella-Ätzung für Ni und Ni-Cu (Monel)-Legierungen. Anwendung durch Tauch- oder Wischätzung. |
| 40-80ml Ethanol 40ml HCl 2g CuCl2 | Kalling's Nr. 2-Ätzung („wasserfreie“ Kalling-Ätzung) für Ni-Cu-Legierungen und Superlegierungen. Die Probe bis zu einigen Minuten Tauchen oder Wischen. |
| 50ml Wasser 50ml HCl 10g CuSO4 | Marbles Ätzmittel für Ni, Ni-Cu, und Ni-Fe sowie Superlegierungen. Wisch- oder Tauchätzung 5-60 sec. Entwickelt Korngrenzen in Superlegierungen. |
| 15ml HCl 10ml Glycerin 5ml HNO3 | Glyceregia, für Superlegierungen und Ni-Cr-Legierungen. Wischätzen für 5-60 sec. Frisch verwenden, nicht aufbewahren und Abzug verwenden. |
| 60ml Glycerin 50ml HCl 10ml HNO3 | Modifizierte Glyceregia für Superlegierungen. Sichtbarmachung von Ausscheidungen, nicht aufbewahren. HNO3 als leztes hinzufügen. Oberfläche verfärbt sich dunkelgelb. Wisch- oder Tauchätzen 10-60 sec. |
Tipps zur Bildgebung von Nickel und Nickellegierungen
Je nach Legierung und Anwendung kann das Ziel der Analyse unterschiedlich sein. Bei Nickellegierungen sind Korngröße und Phasenanteil gängige Analysetypen. Die OmniMet® Software enthält auch Skripte, die speziell für die Messung dieser Werte gemäß den ASTM-Normen entwickelt wurden.
Tipps zur Härteprüfung von Nickel und Nickellegierungen
| Referenzmaterialien für die Härteprüfung | ||
|---|---|---|
| ASTM | ISO | |
| Brinell | E10 | 6506 |
| Rockwell | E18 | 6508 |
| Vickers | E92,E384 | 6507 |
| Knoop | E384 | 4545 |
| Instrumentiert | E2546 | 14577 |
| Umrechnungen | E140 | 18265 |
| ASM-Handbuch, Band 8: Mechanische Prüfung und Bewertung | Abschnitt Härteprüfung | |
Bei Buehler wird die angebotene Ausrüstung für mindestens eine der folgenden Skalen hergestellt: Brinell, Rockwell, Vickers und Knoop. Wenn eine der zuvor genannten Skalen verwendet wird, gibt es Standards für die jeweilige Prüfmethode. Standards wie die in der Tabelle aufgeführten sind gute Referenzpunkte für die richtige Prüfmethode für die Skalen. Die Anforderungen an Ausrüstung, Proben, Prüfmethoden und mehr werden in diesem Dokument beschrieben, um die richtige Skala zu ermitteln.
Die Möglichkeiten der Geräte variieren in Bezug auf Automatisierungs- und Dokumentationsgrad. Einige Geräte sind mit einer Software für Härteprüfungen ausgestattet. Die DiaMet Software von Buehler kann dabei helfen, Teile effizienter zu prüfen, genauer zu messen und die Ergebnisse zu dokumentieren. Dies kann besonders hilfreich sein, wenn eine große Anzahl von Eindrücken an einem Teil vorgenommen werden muss.
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