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Protokoll Praktikum Metallographie / Lichtmikroskopie

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NTB
INTERSTAATLICHE HOCHSCHULE
FÜR TECHNIK BUCHS
Laborübung Met-3
FS 2020
Metallographie / Lichtmikroskopie
Praktikumsprotokoll
Datum der Praktikumsdurchführung:
11. Juni 2020
Datum:
21. Juni 2020
Studierender:
Simon Ackermann
Klasse:
6t
Assistent:
Timo Wenk
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
2
Inhaltsverzeichnis
Einleitung / Aufgabenstellungen ................................................................................. 3
1. Eingesetzte Geräte .............................................................................................. 3
Teil A: Forschungsmikroskop ................................................................................. 4
2. Abbildung der Erz-Probe mit verschiedenen Kontrastverfahren .......................... 4
2.1 Hellfeld-Abbildung.............................................................................................. 4
2.2 Abbildung im Dunkelfeld-Kontrast ..................................................................... 5
2.3 Abbildung mit polarisierten Auflicht .................................................................... 6
2.4 Abbildung mit Differential-Interenzkontrast ........................................................ 7
3. Messen und Abbilden „ebener“ Strukturen........................................................... 8
4. Festigkeitsabschätzung bei einem Kohlenstoffstahl ............................................. 9
5. Berechnungen zu Auflösungsvermögen und Tiefenschärfe ............................... 12
Teil B: Stereomikroskop ........................................................................................ 14
6. Stereomikroskopische Abbildung ....................................................................... 14
7 Abbildungsverzeichnis ........................................................................................... 17
8 Tabellenverzeichnis ............................................................................................... 17
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
3
Einleitung / Aufgabenstellungen
Im Praktikum Met-3 ging es hauptsächlich darum, lichtmikroskopische Untersuchungsverfahren anzuwenden um dann damit verschiedene Werkstoffe charakterisieren zu können. Vertieft
wurden dabei die verschiedenen Kontrastierungsmethoden, das Messen ebener Strukturen
sowie einige metallographische Präparationstechniken. Ausserdem wurde eine Festigkeitsschätzung von einem Kohlenstoffstahl durchgeführt und Auflösungsvermögen und Tiefenschärfen berechnet.
Das Praktikum ist in einen Teil A und einen Teil B aufgeteilt, wobei im ersten Teil ein Forschungsmikroskop und im zweiten Teil ein Stereomikroskop verwendet wurden.
1.
Eingesetzte Geräte
Im Teil A wurde mit einem Forschungsmikroskop vom Typ Zeiss Axioskop2MAT mit C-Förmigem Aufbau gearbeitet. Ideal ist dieses Mikroskop zur Betrachtung ebener Proben. Es können
damit Gefügebestandteile von Proben identifiziert werden sowie gewisse Objektmerkmale vermessen werden. Im Teil B wurde ein Stereomikroskop Zeiss Discovery V20 verwendet. Im
Gegensatz zum ‚normalen‘ Mikroskop ist dieses besser für räumliche Objekte und grössere
Bauteile geeignet. So können Beispielsweise Bruchflächen betrachtet werden um die Versagenursache zu bestimmen. Auch bei diesem Mikroskop ist ein vermessen der Probe möglich. Im Gegensatz zum Forschungsmikroskop gibt es keine verschiedenen Objektive und es
wird mit dem Computer gesteuert. Die Lichtquellen sind ausserdem seperat angebracht.
In der folgenden Tabelle werden einige Eckdaten dieser beiden Mikroskope verglichen.
Vergrösserung
Laterale Ortsauflösung
Tiefenschärfebereich
Prinzip
Strahlengänge
Forschungsmikroskop
25x-1000x (in Stufen)
10...0.25μm
5000...0.5μm
„umschaltbare Kontrastverfahren
Ein gemeinsamer Strahlengang
Stereomikroskop
3.75x-150x (Zoomoptik)
15...3μm
4000---40μm
„räumliche“ Objektbetrachtung
Zwei separate Strahlengänge
Abbildung 1: Forschungsmikroskop Zeiss Axioskop2MAT (links)
und Stereomikroskop Zeiss Discovery V.20 (rechts)
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
4
Teil A: Forschungsmikroskop
2.
Abbildung der Erz-Probe mit verschiedenen Kontrastverfahren
Erst wenn die Art wie die Probe beleuchtet wird und dessen Abbildungsverfahren stimmen,
können alle Details die man untersuchen will erkannt werden. Dies ist auf den Objektkontrast
zurückzuführen. Verschiedene Materialien brechen das Licht unterschiedlich stark und können
somit klassifiziert werden. Je nach Werkstoff und Aufgabenstellung wird ein passendes Verfahren gewählt. In den folgenden 4 Unterkapiteln wird die selbe Probe mit 4 verschiedenen
Kontrastverfahren untersucht. Im Einzelnen sind dies: „Hellfeld-Abbildung“, „Dunkelfeld-Abbildung“, „Polarisationskontrast“ und „Differential-Interferenzkontrast“. Bei der Probe handelte es
sich um ein mineralogisches Erz. Dieses wurde vorgängig präpariert und mit einer Handpresse
in eine Form gepresst.
2.1 Hellfeld-Abbildung
In der Abbildung 2 dargestellt sieht man die Probe im Hellfeld nach einem Weissabgleich.
Beim Hellfeld wird die Probe senkrecht über einen Strahlteiler durch das Objektiv von oben
angestrahlt. Das Licht reflektiert am Material und wird über das Okular zum Betrachter geführt.
Wird Licht zur Seite gestreut erscheint der Bereich im Hellfeld schwarz. Dies ist vor allem an
den Korngrenzen der Fall. Auch etwas dunkler dargestellt werden leicht geneigte Probenstellen und schlecht reflektierende Materialien wie elektrisch isolierende Keramiken, aber auch
Kratzer oder Lunker. Materialien die das Licht reflektieren, wie leitfähige Metalle und Halbmetalle sind hell dargestellt. Halbleiter reflektieren das Licht jedoch etwas weniger als Metalle und
sind eher gräulich.Stellen auf der Probe die einen Teil des Lichtes absorbieren erscheinen
leicht gefärbt.
Abbildung 2:
Hellfeld-Abbildung der mineralogischen Probe
(Schalenblende 10x vergrössert)
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
5
2.2 Abbildung im Dunkelfeld-Kontrast
Die Dunkelfeldbeleuchtung ist quasi das Gegenteil der Hellfeldbeleuchtung. Die Probe wird
nicht senkrecht bestrahlt sondern schräg. Das führt zu einer Invertierung der Kontraste gegenüber der Hellfeld-Methode. Im Dunkelfeld wird metallisch reflektierendes Material im Gegensatz zum Hellfeld als Dunkel ausgegeben. Korngrenzen, Kratzer und Lunker werden wiederum
heller dargestellt. Kratzer in der Oberfläche sind hier jetzt um einiges besser zu erkennen als
im Hellfeld.
Abbildung
Dun-
3:
kel-
feldtrast
mineralogischen
Probe
(Schalenblende
ver-
Konder
10x
grös-
sert)
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
6
2.3 Abbildung mit polarisierten Auflicht
Bei der Abbildung mit polarisiertem Auflicht
macht man sich gewisse physikalische
Eigenschaften von Materialien zu Nutze um
eine bessere Kontrastierung zu erreichen. So
sind metallische und nichtmetallische Phasen
die nicht im kubischem Kristallsystem
Kristallisieren Anisotrop. Sie zeigen also
Doppelbrechung in Transmission und in der
Rückstrahlrichtung
eine
Richtungsabhängigkeit
des
Reflexionsvermögens. Polarisiertes Licht trifft
senkrecht auf die Probe und wird in
Abhängigkeit der Orientierung des Kristallits
mit einem veränderten Reflexionsvermögen
zurückgeworfen. Durch einen verstellbarer
Analysator werden 2 Teilstrahlen auf die
gleiche Schwingungsebene gebracht und
können interferieren.
Im Versuch wurde die Probe zuerst mit einem
5° Analysator betrachtet. Dabei sind im
Vergleich zum Hell- und Dunkelfeld durch
geringe Gangunterschiede der Materialien
schon mehr Korngrenzen erkennbar. Im
zweiten Bild wurde der Analysator auf 172°
eingestellt. Die Kontraste sind dabei etwas
geringer.
Das beste Ergebnis wurde aber erreicht
nachdem der Tisch des Mikroskopes um 180°
gedreht wurde. Das liegt daran, dass dann die
erlaubten Schwingungsebenen im Kristall
schräg zur Polarisationsebene lagen, was zu
einer Spaltung des Lichts in 2 Strahlen mit
zueinander senkrechten Polarisationsebenen
führte. Der Analysator lässt gewisse Anteile
dieser Strahlen hindurch und somit wird das
Bild aufgehellt.
Abbildung 4:
Abbildung mit polarisierten Auflicht der mineralogischen Probe (Schalenblende 10x Polarisationskontrast mit Analysator 5° (oben) 172° (mitte) und 172°, gedrehter Tisch (unten)
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
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2.4 Abbildung mit Differential-Interenzkontrast
Die letzte betrachtete Kontrastiermethode war die Abbildung mit Differential-Interferenzkontrast (DIC). Bei diesem Verfahren werden 2 Strahlen mit einem Phasenunterschied von λ/2
und geringem seitlichen Versatz verwendet. Um diese zu erzeugen benutzt man ein sogenanntes Wollaston-Prisma. Werden die Strahlen auf einer ebenen Probe zurückgeworfen
kommt es im Wollaston-Prisma zu einer Phasenverschiebung von λ/2 und es ergibt sich wieder
ein Strahl. Ist die Probe aber nicht perfekt eben so legt der eine Strahl einen anderen Weg
zurück. Dies äussert sich dann auch in einer zusätzlichen Phasenverschiebung. Diese kann
dann digital ausgewertet werden sodass geringe Höhenunterschiede farbig kontrastiert werden.
Diese Methode ist sehr hilfreich um transparente Phasenobjekte sichtbar zu machen oder Vertiefungen und Risse zu detektieren.
Abbildung 5: Abbildung mit Differential-Interenzkontrast der mineralogischen Probe (10x)
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
8
3. Messen und Abbilden „ebener“ Strukturen
Im nächsten Teil ging es um die Abbildung und das Vermessen „ebener“ Strukturen. Ein Waver
wurde untersucht und es wurden auf ihm verschiedene laterale Dimensionen vermessen.
Um möglichst ideale Ergebnisse zu erzielen sollte ein Objektiv mit hoher numerischer Apperatur und geringer Tiefenschärfe verwendet werden. Bei 50-facher Vergrösserung sollte diese
gemäss der Tabelle in der Praktikumsanleitung um 0.55 sein. Zuerste wurde das Objektiv auf
der Referenz mithilfe einer Messuhr scharfgestellt, was sich als recht schwierig herausgestellt
hat. Dann konnten tiefergelegene Bereiche fokussiert werden um somit die Wegdifferenz zu
bestimmen. Die Resultate der Messung sind in Tabelle 1 ersichtlich. Der Abstand zwischen
dem Kupferpads und der Ti-Ag-Au-Legierung konnte nicht vermessen werden, da er zu gering
war (unter 1 μm). Mit unserem Objektiv ist der Tiefenschärfebereich (DOF) lediglich bei ca. 2 μm,
was auch der Toleranz der Messungen entspricht.
Zur Vermessung wurde ein Objektiv mit 50-facher Vergrösserung und einer Numerischen Apperatur von 0.65 verwendet.
Abbildung 6:
Links: verweinfachte Darstellung des Wavers, Rechts: Waver mit Leitbahnen, Lötstopplack und
Kupferpad auf einem Glaswafer mit 5x Objektiv (NA=0.65)
Abbildung 7:
Vermessung der Schichtdicken von Leitbahnen,
Links: Glaswafer fokussiert (Referenz), Mitte: Kupferpads und AuTiAg fokussiert, Rechts: Lötstopplack fokussiert
Alle Aufnahmen mit 50x Objektiv (NA=0.65) und Hellfeld
Tabelle 1: Höhenunterschiede zwischen den Schichten
Oberfläche Glaswafer
Abstand zur Referenz
0 μm (Referenz)
Timo Wenk, Simon Ackermann
Leiterbahn
(Gold-Titan)
13-14 μm (nicht
messbar)
Kupferpad
13 μm
Lötstopplack
25 μm
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
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Festigkeitsabschätzung bei einem Kohlenstoffstahl
4.
Ein metallographischer (geätzter) Schliff einer unlegierten, niedriggekohlten Stahlprobe aus C35 wurde mikroskopisch untersucht. Auf dem Schliff befindet sich ein Härteeindruck (Vickers HV10).
(a)
Ermittelt wurden aus dem (digitalen) Schliffbild die prozentualen Anteile an Perlit und Ferrit.
(b)
Der Härteeindruck unter dem Mikroskop wurde ausgemessen. Mit der am Härteprüfgerät eingestellten
Kraft (Last) und dem Mittelwert d = (d1 + d2) / 2 der Diagonalen die Härte HV (=Härte nach Vickers) wurde
die Vickershärte ermittelt:
HV = 1,8544 x F / d2
dabei wird die Länge der Eindruck-Diagonalen d in mm und die Kraft F in kp oder kgf („kilogramm
force“) angegeben.
Die Härtewertewerte nach Vickers wurden entsprechend der DIN EN ISO18265 [2] in Härtewerte nach
Brinell und in die Zugfestigkeit R m umgewertet und mit Kennwerten aus Werkstoffdatenblättern für den
Werkstoff C35 verglichen:
Aufgabenteil a) – Bestimmung des Gefüges.
C35
C15
Gefüge, 100x
Vergrösserung im Hellfeld
Gefüge, 20x
Vergrösserung im Hellfeld
Gefüge, 20x
Vergrösserung prozessiertes Bild
Tabelle 2/Abbildung 6: Abbildung zur Gefügeanalyse von C35 und C15 mit Flächenanteilen von Ferrit und Perlit
10
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
In der Tabelle 2 sieht man die mit dem Mikroskop gemachten Aufnahmen. Zuerst wurde ein normales
Bild im Hellfeld aufgenommen auf welchem das Gefüge erkennbar ist. Anschliessend wurde es mit
einem Programm bearbeitet welches die Gefügebestandteile erkennt und ausgibt. Die erhaltenen Werte
wurden in die vorgegebene Excel-Tabelle eingefügt um dann die Zugfestigkeit des Stahles berechnen
zu können.
In dieser Tabelle ist die Probe des Stahls C35 ausgewertet. Die Messung ergab einen Perlit Anteil von
45% und einen Ferrit-Anteil von 55%. Berechnet man aus diesen Anteilen die Zugfestigkeit kommt man
auf 543N/mm2. Dies ist leicht unterhalb der Werte im Datenblatt, aufgrund der nicht sehr genauen Messung kann man aber sagen das die Werte übereinstimmen.
In der 2. Tabelle wurden die Zugfestigkeit der Probe C15 berechnet. Der Ferrit-Anteil beträgt hier 0.81%
und der Perlit-Anteil 0.19%. Die berechnete Zugfestigkeit liegt bei 374N/mm2, was innerhalb des Datenblattes liegt. Der Stahl C15 weist mehr Ferrit auf, was eine geringere Festigkeit als Perlit besitzt und
ist darum nicht so belastbar wie der Stahl C35.
Es fällt auf, das die Werte im Datenblatt sehr weit auseinander liegen. Dies ist so, weil die Stähle oft
nich homogen sind und härtere und weichere Bereiche besitzen, welche durch Einschlüsse oder unsachgemässe Verarbeitung entstehen.
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
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Aufgabenteil b) - Ausmessen der Vickers-Härteeindrücke
Abbildung
9:
Vermessung der Vickershärteeindrücke Links: C35,
Rechts: C15
Die beiden Härteieindrücke wurden digital vermessen und anschliessend wurde mit den herausgefundenen Werten die Härte in Vickers und Brinell ausgerechnet und mit dem Datenblatt verglichen.
Beim Stahl C35 sind die Diagonalen jeweils 313 Mikrometer lang. Dies führte auf eine Härte von 189
Vickers und 170 Brinell, was gemäss Datenblatt übereinstimmt.
Beim Stahl C15 waren die Diagonalen 368 und 365 Mikrometer lang. Das diese grösser sind ergibt
Sinn, da der Stahl C15 gemäss Teilaufgabe a) eine geringere Festigkeit aufweist. Es wurde eine Härte
von 138 HV und 141HB berechnet, was auch innerhalb des Datenblattwertes liegt.
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
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Berechnungen zu Auflösungsvermögen und Tiefenschärfe
5.
a)
Berechnet wurde für die Wellenlänge  = 550 nm und drei unterschiedliche Numerische Aperturen (NA =
0.10, 0.65 und 1.4) die jeweils zugehörige laterale Auflösung R = 0,61  / (NA).
b)
Das menschliche Auge kann bei guter Beleuchtung ohne besondere Hilfsmittel noch Punkte voneinander
unterscheiden, die 0,2 mm auseinanderliegen (d.h. e = 0,2 mm). Kleinere Details müssen deshalb mit dem
Mikroskop auf diesen Punktabstand e hochvergrössert werden.
Die Numerische Apertur begrenzt die „förderliche“ Vergrösserung MF. Oberhalb dieser Vergrösserung ist
das Bild nur noch grösser (und eventuell leichter betrachtbar), es zeigt aber keine feineren Details als bereits
bei MF = e/R zu beobachten sind.
c)
Die sinnvolle „nicht-leere“ Gesamtvergrösserung M beträgt etwa das 500 ... 1000 fache des Zahlenwerts
der Numerischen Apertur NA. Überschlägig kann man mit einer „Faustformel“ diese Vergrößerung abschätzen: F = MF / NA.
Berechnungsformeln:
𝑅 = 0.61
𝜆
𝑀𝐹 =
𝑁𝐴
𝑒
𝑅
𝐹=
𝑀𝐹
𝑁𝐴
Tabelle 3: Abschätzung der „nicht-leeren“ Gesamtvergrösserung MF
d)
Numerische Apertur
NA
zu a)
laterale Auflösung
R [µm]
zu b)
sinnvolle Vergrösserung
MF
zu c)
„Faustformel“
F
0.10
3.355
59.613
596
0.65
0.516
387.560
596
1.40
0.240
833.333
595
Je höher die Numerische Apertur NA und die Gesamtvergrösserung M, desto kleiner wird der Bereich
innerhalb dessen eine Abbildung „scharf“ erscheint. Nachfolgend wurden Tiefenschärfe DOF und laterale
Auflösung R für ein Mikroskop unter folgenden Randbedingungen berechnet:
ein Objektiv mit NA = 0.10 und einer Gesamtvergrösserung von M = 100x, ein Objektiv mit NA = 0.65
und einer Gesamtvergrösserung von M = 100x, ein Objektiv mit NA = 0.65 und einer Gesamtvergrösserung
von M = 1000x.
E = 200 µm,  = 550 nm = 0.55 µm
Berechnung der Tiefenschärfe für unterschiedliche NA und Vergrösserung.
𝐷𝑂𝐹 =
𝜆
𝑒
+
(𝑁𝐴)2 𝑀 ∗ 𝑁𝐴
Tabelle 4: Abschätzung der Grösse des Tiefenschärfebereichs DOF
Numerische Apertur
NA
Gesamtvergrösserung
M
Tiefenschärfe
DOF [µm]
laterale Auflösung
R [µm]
0.10
100x
75
3.355
0.65
100x
4.38
0.516
0.65
1000x
1.609
0.516
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
e)
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Eine gewünschte Vergrösserung lässt sich häufig mit verschiedenen Kombinationen von Okular und Objektiv „einstellen“: die Kombination von einem 40x/0.65 Objektiv mit einem 25x Okular liefert dieselbe
Gesamtvergrösserung wie die Kombination von einem 100x/1,25 Objektiv mit einem 10x Okular. Dennoch
sind die Abbildungen hinsichtlich der Bildqualität unterschiedlich.
Die Gesamtvergrösserungen der beiden Kombinationen ist identisch. Dann ist der einzige Unterschied die verschiedenen Numerischen Apperaturen, nämlich 0.65 bei 40x Objektiv/25x Okular
und 1.25 beim 100x Objektiv/10x Okular.
Die Tiefenschärfen (DOF) dieser beiden Kombinationen wurde ausgerechnet:
𝐷𝑂𝐹 =
𝐷𝑂𝐹 =
0.55µm
200µm
+
= 1.61 µ𝑚
(0.65)2 1000 ∗ 0.65
0.55 µm
200µm
+
= 0.512 µ𝑚
(1.25)2 1000 ∗ 1.25
Hier ist nun der Unterschied zu erkennen. Die Kombination mit der kleinerern NA von 0.65 weist
einen grösseren Tiefeschärfenbereich auf, deshalb ist es besser geeignet um rauhe Oberflächen
zu betrachten.
Bei der Kombination mit der NA 1.25 ist dies weniger gut möglich, da bei Unebenheit die Ebenen
nicht alle gut scharfgestellt werden können. Hier sind aber kleinere und ebene Strukturen besser
analysierbar, sofern sie gut präpariert sind. Sie besitzt auch die bessere (kleinere) laterale Auflösung ( 0.27 µ𝑚 und bei NA 0.65 0.516 µ𝑚.)
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
14
Teil B: Stereomikroskop
6. Stereomikroskopische Abbildung
Im kürzeren 2. Teil des Praktikums wurde mit dem Stereomikroskop gearbeitet. Es wurden
verschiedene Proben untersucht. Zuerst aber musste mit einem Massstab geprüft werden, ob
denn das Mikroskop richtig misst. Der Massstab ist 1000 µm lang und dies sollte mit der
Vermessung in der Software übereinstimmen. Es wurde 998.8µm gemessen, was sehr gut ist,
da es schwierig ist die Linien genau zu treffen, da diese eine gewisse Dicke aufweisen (Abb.
10).
Zuerst wurde ein Filter aus Sinterbronze betrachtet. Ziel war es, den Durchmesser der Kugeln
zu messen. Für eine genauere Messung verwendeten wir einen Z-Stapel. Dabei werden verschiedene Ebenen der Probe Fokussiert und fotografiert, der Computer stellt diese dann zusammen. Der Vorteil davon ist, das die unteren Kugeln auch scharf sind und besser vermessen werden können. Der Kugeldurchmesser beträgt zwischen 230 µm und 335 µm (Abb. 11).
Anschliessend wurden 3 weitere Proben betrachtet, bei denen die Unterschiede der Beleuchtung hervorgehoben wurden und das Mikroskop als vergrössernde Lupe verwendet wurde.
Beim Stereomikroskop gibt es zur Kontrastierung unterschiedliche Auflichtbeleuchtungssysteme. So wurde eine sogenannte Dombeleuchtung verwendet, bei der eine Domähliches bewegliches Konstrukt über die Probe kommt und sie von allen seiten gleichmässig beleuchtet.
Flexibles seitliches Auflicht sind 2 verstellbare Lampen die am Mikroskop angebracht sind. Bei
der Koaxial-Beleuchtung wird Licht waagrecht ausgeworfen und dann durch einen Halbspiegel
auf die Probe gelenkt.
Abbildung
10:
Überprüfung der Skalierung mit Hilfe eines Massstabs (koaxiale Beleuchtung, 80x)
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
15
Abbildung 11:
Abbildung eines pulvermetallurgisch hergestellten Sinterfilters aus Sinterbronze mit (Links) und
ohne Z-Stapel (rechts) (Dom-Beleuchtung, 80x)
Abbildung 12:
Abbildung der Oberfläche eines gefrästen und polierten Werkzeugstahls (Links: Koaxial Beleuchtet, Rechts: Dombeleuchtung) (12x)
Abbildung 13:
Abbildung eines polierten und geätzten Damast-Gefüges (Links: koaxial Beleuchtet, Rechts:
Dombeleuchtung) - 20x
Laborübung Met-3 – Metallographie /Lichtmikroskopie
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Abbildung 14:
Abbildung einer Bruchfläche eines Getriebezahnrads (7.5x, flexibles seitliches Auflicht)
In den Abbildungen erkennt man gut den Unterschied der Beleuchtungsvarianten. In der Abbildung 14 kann man gut den Bruchausgang erkennen. Deshalb ist dieses Mikroskop ideal für
die Schadensanalyse geeignet. Hauptsächlich um groben zuerst grob zu untersuchen. Muss
man dann das Gefüge analysieren benutzt man das Mikroskop aus dem Aufgabenteil A.
Timo Wenk, Simon Ackermann
Juni 2020
Laborübung Met-4 – Metallographie /Lichtmikroskopie
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Quellen:
[1]
N. N.: Laborübung Met-3 – Gefügeuntersuchungen / Lichtmikoskopie, Interstaatliche Hochschule für Technik NTB, Buchs, FS 2019
[2]
Metallische Werkstoffe - Umwertung von Härtewerten (ISO 18265:2013); Deutsche Fassung
EN ISO 18265:2013. Beuth Verlag, 2014.
7 Abbildungsverzeichnis
Abbildung 6: Forschungsmikroskop Zeiss Axioskop2MAT (links)
und Stereomikroskop Zeiss Discovery V.20 (rechts)
Abbildung 7: Hellfeld-Abbildung der mineralogischen Probe
(Schalenblende 10x vergrössert)
Abbildung 8: Dunkelfeld-Kontrast der mineralogischen Probe (Schalenblende 10x vergrössert)
Abbildung 9: Abbildung mit polarisierten Auflicht der mineralogischen Probe (Schalenblende 10x
Polarisationskontrast mit Analysator 5° (oben) 172° (mitte) und 172°, gedrehter Tisch
(unten)
Abbildung 10: Abbildung mit Differential-Interenzkontrast der mineralogischen Probe (10x)
Abbildung 6: Links: verweinfachte Darstellung des Wavers, Rechts: Waver mit Leitbahnen, Lötstopplack und Kupferpad auf einem Glaswafer mit 5x Objektiv (NA=0.65)
Abbildung 7: Vermessung der Schichtdicken von Leitbahnen, Links: Glaswafer fokussiert (Referenz), Mitte: Kupferpads und AuTiAg fokussiert, Rechts: Lötstopplack fokussiert
Alle Aufnahmen mit 50x Objektiv (NA=0.65) und Hellfeld
Abbildung 8: Abbildung zur Gefügeanalyse von C35 und C15 mit Flächenanteilen von Ferrit und
Perlit
Abbildung 9: Vermessung der Vickershärteeindrücke Links: C35, Rechts: C15
Abbildung 10: Überprüfung der Skalierung mit Hilfe eines Massstabs (koaxiale Beleuchtung, 80x)
Abbildung 11: Abbildung eines pulvermetallurgisch hergestellten Sinterfilters aus Sinterbronze mit
(Links) und ohne Z-Stapel (rechts) (Dom-Beleuchtung, 80x)
Abbildung 12: Abbildung der Oberfläche eines gefrästen und polierten Werkzeugstahls (Links: Koaxial Beleuchtet, Rechts: Dombeleuchtung) (12x
Abbildung 13: Abbildung eines polierten und geätzten Damast-Gefüges (Links: koaxial Beleuchtet,
Rechts: Dombeleuchtung) - 20x
Abbildung 14: Abbildung einer Bruchfläche eines Getriebezahnrads (7.5x, flexibles seitliches Auflicht)
8 Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:
Tabelle 2:
Tabelle 3:
Tabelle 4:
Höhenunterschiede zwischen den Schichten
Abbildung zur Gefügeanalyse von C35 und C15 mit Flächenanteilen von Ferrit und
Perlit
Abschätzung der „nicht-leeren“ Gesamtvergrösserung MF
Abschätzung der Grösse des Tiefenschärfebereichs DOF
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