Forschungsbereich

 

Randzonenanalyse

Randzonenanalyse

    Randzonenanalyse durch Röntgenbeugung
    Zu den Werkstoffkennwerten, die das Betriebsverhalten von Bau-teilen beeinflussen, zählen u. a. die Eigenspannungen (ES). Diese bezeichnen Spannungen, die ohne Einwirkung äußerer Kräfte und damit ohne Lastspannungen in einem Bauteil wirksam sind. Sie entstehen und ändern sich in Folge thermischer und mechanischer Einwirkungen beispielsweise durch Wärmebehandlung, verfahrens-bedingte Bearbeitung (z.B. Schleifen, Fräsen, Kugelstrahlen, Beschichtung von Bauteiloberflächen) oder durch Beanspruchung im Betrieb.
    Die Röntgenfeinstrukturanalyse bietet die Möglichkeit, über die Mes-sung der Gitterdehnungen die Eigenspannungen kristalliner Werk-stoffe quantitativ zu beschreiben. Es können 3-achsige Spannungs-zustände bestimmt sowie bei mehrphasigen Werkstoffen die Phasen-, Makro- und Mikroeigenspannungen angegeben werden.
    Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Phasenanalyse, die aus den Lagen der Beugungslinien die im Werkstoff vorliegenden kristallinen Phasen ermittelt und aus den Intensitäten die Volumenanteile bestimmt. Eine bekannte Anwendung des Verfahrens ist die Bestim-mung des Restaustenitgehaltes zur Beurteilung der Werkstoffzu-stände nach Wärmebehandlungen oder plastischen Verformungen.
    Mechanische und thermische Beeinflussungen des Mikrogefüges können zu Änderungen der Textur (Kristallorientierung) führen, deren Darstellung in sogenannten Intensitätspolfiguren erfolgt.

    Nutzen der Randzonenanalyse
    An die Gebrauchseigenschaften von Produkten werden immer höhere Qualitätsanforderungen gestellt. Daher ist bei der Einführung neuer Fertigungsprozesse, Werkzeuge und Kühlstrategien der Einfluss auf die Bauteileigenschaften zu untersuchen. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Randzonenbeschaffenheit der Funktionsflächen von den Wirkpartnern, die in vielen Fällen einer besonderen Belastung, wie abrasivem oder chemischem Verschleiß, Hertz´scher Pressung oder Relativbewegungen ausgesetzt ist. Durch die genaue Kenntnis der Eigenspannungen und Phasen-gehalte lassen sich in Verbindung mit den klassischen Analysen Härtemessung, Oberflächenrauheit, Metallografie sowie Licht- und Rasterelektronenmikroskopie in vielen Anwendungsfällen die Ursachen für ein Bauteilversagen, Ansätze zur Verbesserung von Fertigungsprozessen und zukünftige Strategien zur Weiterent-wicklung von Produkten ableiten.

    Randzonenanalyse Anwendungsfälle