Hartmetall Hersteller | Carbidur Hartmetall AG

Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) — auch als Röntgenfluoreszenzspektroskopie (RFS) bezeichnet — ist eine Methode aus der Materialanalytik auf Grundlage der Röntgenfluoreszenz. Diese ermöglicht eine Identifizierung sowie Konzentrationsbestimmung aller Elemente im Hartmetall. 

Bei der Analyse wird die Fluoreszenzspektroskopie auf Röntgenstrahlung angewendet. Hierfür wird die zu untersuchende Probe der polychromatischen Röntgen-, Ionen- oder Gammastrahlung ausgesetzt. Die kernnahen Elektronen werden dadurch angeregt, wobei frei werdende Energie in Form von Fluoreszenzstrahlung abgegeben wird. Diese elementspezifische Fluoreszenzstrahlung wird von einem Strahlungsdetektor gemessen und ausgewertet. 

Die Nachweisgrenze der verschiedenen Elemente liegt etwa bei einem Mikrogramm pro Gramm. Die Röntgenfluoreszenzanalyse wird am häufigsten zur qualitativen sowie quantitativen Bestimmung der Zusammensetzung von Materialien angewendet, da die Materialproben durch die Messung nicht zerstört werden. 

Hartmetalle sind in verschiedenen Sorten mit speziellen Eigenschaften erhältlich, die unterschiedliche Kombinationen von Härte, Verschleißfestigkeit, Zähigkeit usw. aufweisen. Um Ihnen die Kaufentscheidung zu erleichtern, bieten wir Ihnen die Eigenschaftsanalysen der bei uns erhältlichen Hartmetallprodukte, zum Beispiel:  

• Bestimmung der Härte in Vickers und Rockwell 
• Bestimmung der TRS-Biegebruchfestigkeit 
• Bestimmung der Dichte

Bestimmung der Härte in Vickers und Rockwell

Die Härteprüfung nach Vickers gilt als das universellste Verfahren zur Härte-Bestimmung, da es in allen Härtebereichen genormt ist. Diese wird in folgende Bereiche unterteilt:

• Mikrobereich von 0,098N (HV0,01) bis <1,961N (HV0,2)
• Kleinlastbereich von 1,961N (HV0,2) bis <49,03N (HV5)
• Makrobereich von 49,03N (HV5) bis 980,7N (HV100)

Die Härtekennzahl setzt sich aus dem Härtewert, den Kennbuchstaben der Methode, der Prüfkraft und nach einem Schrägstrich die Einwirkdauer der Prüfkraft (falls außerhalb der Norm). Die Einwirkdauer beträgt in der Regel 10 bis 15 Sekunden — bei längeren Haltezeiten muss es in der Härteangabe angegeben werden. Die Dicke der Probe muss dabei mindestens das 1,5-fache der Diagonalenlänge betragen. Darüber hinaus müssen die Mindestabstände zwischen Eindruckstellen sowie der Mindestabstand vom Rand der Probe beachtet werden. Die Härteprüfung nach Vickers wird bei Variation der Prüfkraft für einen weiten Bereich an Werkstoffzuständen angewendet. Auch zur lokalen Charakterisierung einzelner Gefügebestandteile ist diese geeignet.

Die Härteprüfung nach Rockwell ist in verschiedene Skalen unterteilt, die unterschiedliche Eindringkörper, Härtebereiche sowie Prüfkräfte aufweisen und in einem Härtebereich von 20 bis 70 HRC genormt ist. Die Skalen tragen die Buchstaben A–H, K, N und T. Die Härteangabe besteht aus dem Härtewert, den Kennbuchstaben des Prüfverfahrens und der Skala. 

Bei der Prüfung wird der Eindringkörper mit einer Vorkraft von 98,07 Newton auf die Probenoberfläche gebracht. Anschließend wird die Probe der Prüfkraft von 1373 Newton für die Dauer von 2 Sekunden ausgesetzt. Die Einwirkdauer kann auch höher sein (beispielsweise in Schiedsfällen — da beträgt die Haltezeit mindestens 15 Sekunden — oder bei Werkstoffen, die ein zeitabhängiges plastisches Verhalten zeigen). Nach dem Entlasten der Prüfkraft auf die Vorkraft muss die bleibende Eindringtiefe gemessen werden. Die Rockwell-Härteprüfung muss bei einer Temperatur zwischen 18 und 28 Grad Celsius durchgeführt werden. Die Mindestabstände zwischen Eindruckstellen sowie der Mindestabstand vom Rand der Probe müssen ebenfalls beachtet werden.

Bestimmung der TRS-Biegebruchfestigkeit

Die Biegebruchfestigkeit von Hartmetall ist unter anderem ein Indikator für die Produktqualität, die mit einem einfachen Dreipunkt-Biegetest (TRS) gemessen wird — durch eine zerstörende Prüfung an Standardproben gemäß DIN EN ISO 3327. Hierfür werden diese bis zum Bruch mit steigender Kraft belastet. Für genauere Auswertungen werden meist mehrere Proben gebrochen. Der TRS-Wert gibt die relative Stärke des Werkstoffs an und liefert direkte Anhaltspunkte über die Belastbarkeit des Hartmetalls im praktischen Einsatz. Hartmetall ist ein mehr oder weniger sprödes Material, dessen Festigkeit stark von inhärenten (inneren) Defekten beeinflusst wird, weshalb die Abweichung des TRS-Werts vom TRS-Durchschnittswert auch als Leistungs- und Qualitätsmerkmal von einem Hartmetallprodukt verwendet werden kann. Die Biegebruchfestigkeit hängt zudem mit dem Kobaltgehalt sowie der Korngröße des Hartmetalls zusammen.  

Bestimmung der Dichte

Die Dichte eines Hartmetallprodukts hängt von der Zusammensetzung der jeweiligen Verbundlegierung ab, da ihre Bestandteile verschiedene Dichten aufweisen. Die Kombination der verschiedenen Materialien in unterschiedlichen Proportionen ergibt eine Variation der Dichte des resultierenden Werkstoffs. Die Dichte eines Hartmetallprodukts wird mit dem Standard ASTM B311 berechnet.

Die Qualität sowie Eigenschaften von Hartmetallprodukten stehen unmittelbar im Zusammenhang mit den enthaltenen Legierungselementen, deren Mengenanteilen, Verteilung sowie Form, Größe, Homogenität und Ausrichtung der enthaltenen Körner (Kristalle). Auch die mechanische Einwirkung sowie Wärme- und Kältebehandlung beeinflussen wesentlich die Eigenschaften von Hartmetallen. Deshalb ist für eine zeitgemäße Qualitätskontrolle die quantitative sowie qualitative Gefügeuntersuchung beziehungsweise Gefügeanalyse mithilfe eines hochwertigen Metallmikroskops bei 50 bis 1000-facher Vergrößerung unabdingbar. Zu einer Gefügeanalyse zählen unter anderem:

• WC-Korngröße und -Verteilung 
• Porosität

WC-Korngröße und -Verteilung

Die Bestimmung der WC-Korngrößen und dessen Verteilung sind wichtige Bestandteile in der Gefügebeurteilung (WC steht für Wolframcarbid). Hierfür gibt es unterschiedliche Auswerteverfahren. Die ausschlaggebenden Methoden zur qualitativen sowie quantitativen Analyse sind:

• Flächenanalyse (Planimetrie) 
• Linienanalyse (Linienschnittverfahren) 
• Punktanalyse (Punktzählverfahren) 

Mit diesen drei Auswerteverfahren lassen sich die wesentlichen Gefügeeigenschaften von Hartmetallen bestimmen — beispielsweise die mechanischen, chemischen sowie elektrischen Eigenschaften. Hierfür wird in der Regel eine aufwendige, aber einfach bedienbare Bildanalysesoftware verwendet.

Porosität

Für nicht automatisierbare Auswertungen — wie zum Beispiel die Porenanalyse — sind in der Bildanalysesoftware zusätzlich genormte Richtreihentafeln (vorgefertigte Vergleichsbilder) integriert. Diese ermöglichen einem Materialprüfer, mittels eines einfachen, aber recht zuverlässigen, visuellen Bildvergleichs zwischen zu prüfendem Gefüge und Richtreihentafeln eine Zuordnung vorzunehmen. Die Richtreihentafeln werden hierzu in der Software einfach eingeblendet.