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 7 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 9 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 11 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 12 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) 13 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 16 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 17 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
