Schliffbild mit Körnern

Korngrößenanalyse


Zeiss Axioscope 7: Mit KI für die automatische Korngrößenanalyse

Zeiss Axioscope 7 mit Monitor

Das Zeiss Axioscope 7 ist mit seiner umfangreichen Motorisierung das optimale Mikroskop für die automatische Korngrößenanalyse. Die revolutionäre Zeiss ZEN core Software bietet umfangreiche Bildanalyse-Funktionen, die mittels künstlicher Intelligenz besonders präzise und zuverlässig arbeiten. Eine einfache und intuitive Bedienung rundet das Mikroskop ab. Dank der bewährten Qualität und Zuverlässigkeit von Zeiss können Sie sich auf genaue Ergebnisse und eine herausragende Leistung verlassen.

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Leica DM2700 M: Der robuste Partner für Metallurgie und Materialwissenschaft

Leica DM2700 M mit Monitor

Mit seiner robusten Konstruktion und hohen Zuverlässigkeit bietet das Leica DM2700 M eine herausragende Leistung, auf die Sie sich verlassen können. Dank der brillanten Leica Optik führen Sie Ihre Korngrößenanalysen spielend einfach durch. Die vielfältigen Ausstattungsmöglichkeiten und Kontrastverfahren ermöglichen eine optimale Anpassung an Ihre Bedürfnisse. Auch in anspruchsvollen industriellen Umgebungen ist das DM2700 M sorglos einsetzbar, sodass es stets zuverlässige Ergebnisse liefert.

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Experten für Korngrößenanalyse

Foto von Patrick Götting
Ihr Ansprechpartner: Dr. Patrick Götting

„Sie benötigen ein Mikroskop für die Korngrößenanalyse? Mit unseren Lösungen analysieren Sie metallographische Proben schnell und präzise – auf Wunsch vollautomatisch und mit KI-gestützter Bildanalyse. Gerne können Sie mir Ihre Proben für eine metallographische Analyse zusenden.“

+49 (0) 2103 / 963 440 3

Die Ausstattung von Mikroskopen für die Korngrößenanalyse in Metallen und Legierungen

Um fundierte Erkenntnisse über die Materialbeschaffenheit mittels der Korngrößenanalyse zu gewinnen, nutzt man inverse oder aufrechte Mikroskope. Bei aufrechten Mikroskopen ist darauf zu achten, dass das Stativ für die Höhe der Werkstücke geeignet ist und der Tisch zur Probengröße passt. Um fundierte Erkenntnisse über Korngröße oder Korngrenzen zu ermitteln, können neben Hellfeld auch verschieden andere Kontrastmethoden herangezogen werden. Daher sollte das Mikroskop auch mit Dunkelfeld und Polarisationskontrast ausgestattet sein. Optional ist der differenzielle Interferenzkontrast empfehlenswert. Durch die genannten Kontrastverfahren werden auch feinste Details sichtbar gemacht, da beispielsweise Streulicht und Reflexionen vermieden werden.

Das Stativ in der Industrie: Robust und Langlebig

Zeiss Axioscope 5 Vario mit Krümmer

Insbesondere in der Industrie sollten bezüglich der Qualität keine Abstriche gemacht werden. Daher sind Mikroskope namhafter Hersteller wie Zeiss und Leica zu bevorzugen. Nur hier ist gewährleistet, dass das Investment in ein neues Mikroskop für Jahre oder auch Jahrzehnte gesichert ist. Materialauswahl und Fertigungsqualität sollten den hohen Anforderungen in der Industrie gerecht werden. Dadurch wird sichergestellt, dass auch hohen Belastungen, beispielsweise durch Vibrationen, standgehalten werden kann. Zusätzlich muss das Stativ ausreichend massiv sein, um eine stabile Basis für präzise Dokumentationsaufgaben und Messungen zu bieten.

Kamera und Software: Die KI macht das Rennen

Korngrößenanalyse mit KI

Moderne Softwaresysteme werten die mikroskopischen Bilder mit KI-Unterstützung aus. Dadurch wird eine besonders präzise und zuverlässige Auswertung ermöglicht, da die künstliche Intelligenz im Vergleich zu klassischen Schwellenwertverfahren deutlich flexibler arbeitet.

Zwei Aspekte sind bei der Auswahl von Kamera und Software in der Metallurgie besonders wichtig, da es neben der einfachen Bilddarstellung noch weitere Aufgaben gibt. Zum einen sollte die Kamera neben dem Farbmodus unbedingt auch einen Schwarz-Weiß-Modus bieten. Insbesondere bei metallischen Proben können Farbunterschiede sehr subtil sein, weshalb diese im Farbmodus oft nicht deutlich genug dargestellt werden. Der Schwarz-Weiß-Modus reduziert das Bild auf Helligkeitsunterschiede, wodurch feinere Details besser sichtbar werden. Dadurch wird die Genauigkeit der Korngrößenanalyse verbessert und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse erhöht.

Zum anderen muss die Software natürlich in der Lage sein, eine normgerechte Korngrößenanalyse mit variablen Methoden durchzuführen. Dabei ist die Einhaltung internationaler Standards und Normen besonders wichtig. Beispiele für entsprechende Normen sind ASTM E 112, ASTM E 1382 und DIN EN ISO 643. In der Software sollten gängige Verfahren wie automatische Rekonstruktion der Korngrenzen, individuelle Korngrößenbestimmung und halbautomatische Linienschnittverfahren verfügbar sein. Auch Gefüge- und Richtreihenbilder sollten angefertigt werden können.

Leistungsstarke Objektive sind essenziell

Leica Objektive mit Schliffprobe

Für eine präzise Korngrößenanalyse in der Metallographie werden Objektive für Vergrößerungen im Bereich von 50- bis 500-fach empfohlen. So kann die gesamte Bandbreite an Korngrößen von einer groben Übersicht bis ins feinste Detail erfasst werden. Optional können auch Objektive für eine 1.000-fache Vergrößerung eingesetzt werden. Auf eine hohe Qualität der Objektive ist dabei unbedingt zu achten. Es sollten achromatische oder apochromatische Objektive mit einer guten optischen Korrektur zum Einsatz kommen, um chromatische Aberrationen und eine Bildfeldwölbung so gut es geht auszuschließen. Daneben sollten die Objektive einen ausreichenden Arbeitsabstand bieten, um eine einfache Handhabung der Proben sicherzustellen.

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Gängige Verfahren der Korngrößenanalyse: Linienschnittverfahren

Schliffbild mit Linienschnittverfahren

Beim Linienschnittverfahren weren eine oder mehrere Linien über das Bild des mikroskopischen Gefüges gelegt und die Anzahl der Kornumrisse, die diese Linien schneiden, wird gezählt. Diese Anzahl wird dann verwendet, um die mittlere Korngröße zu berechnen. Das Linienschnittverfahren ermöglicht eine schnelle Analyse der Korngröße und liefert wichtige Informationen über die Struktur des Materials.

Planimetrische Methode (Flächenauszählverfahren)

Schliffbild mit Flächenauswertung

Beim Flächenauszählverfahren (auch planimetrische Methode genannt) werden mikroskopische Bilder des Materials aufgenommen und die Gesamtfläche sowie die Fläche jedes einzelnen Korns werden gemessen. Durch die Berechnung des Verhältnisses zwischen der Gesamtfläche und der Anzahl der Körner kann die durchschnittliche Korngröße bestimmt werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine präzise Quantifizierung der Korngrößenverteilung und ermöglicht Rückschlüsse auf die Mikrostruktur von Metallen und Legierungen.

Richtreihenvergleich

Schliffbild mit Richtreihenvergleich

Beim Richtreihenvergleich werden mikroskopische Bilder des Materials mit Referenzbildern verglichen, die verschiedene Korngrößen repräsentieren. Anhand dieser Vergleiche wird das dominante Korngrößenband bestimmt, welches die am häufigsten vorkommende Korngröße im Material darstellt. Der Richtreihenvergleich ermöglicht eine schnelle Einschätzung der Korngrößenverteilung und ist besonders nützlich für eine grobe Bewertung der Mikrostruktur von Metallen und Legierungen.

Die internationalen Standards bei der Korngrößenanalyse: Unsere Mikroskope werden Ihnen gerecht

Bei der mikroskopischen Korngrößenanalyse in Metallurgie und Materialwissenschaft sind verschiedene internationale Standards relevant. Zu den wichtigsten gehören: ASTM E 112, ASTM E 1382, DIN EN ISO 643, DIN EN 10308 und BS 643. Unter Berücksichtigung Ihres Anforderungsprofils stellen wir sicher, dass wir zusammen ein Mikroskop entwerfen und mit einer passenden Kamera und Software ausstatten, die allen relevanten Normen gerecht wird. Wir tragen dafür Sorge, dass Sie bei der Korngrößenanalyse nicht nur schöne Bilder erstellen, sondern auch belastbare und valide Daten ermitteln, die verlässlich Aufschluss über Größe und Verteilung der Kornstrukturen, Korngrenzen und Mikrostrukturen geben.

Vorgehensweise für die Korngrößenanalyse in Legierungen und Metallen

Fokussieren Sie zunächst die Probe in einer kleinen Vergrößerung. In der Übersicht ist das Sichtfeld größer und es fällt leichter, einen relevanten Teil in der Legierung oder im Metall für die Korngrößenanalyse zu erfassen. Wenn nicht schon geschehen, starten Sie am PC Ihre Analysesoftware und optimieren Sie hier ggf. das Livebild. Die Korngrenzen in Ihrer Probe müssen gut sichtbar sein. Die Software kann zusätzlich verschiedene Bildverbesserungstechniken anwenden, um die Qualität des Bildes zu optimieren. Dazu gehören Kontrastanpassungen, Helligkeitskorrekturen und Rauschunterdrückung, um die Partikel, Korngrenzen, Größe und Verteilung der Kornstrukturen klarer sichtbar zu machen. Im nächsten Schritt, der Segmentierung, werden die Partikel im Bild von der Hintergrundumgebung trennt. Dabei helfen Schwellenwerte oder auch KI-Algorithmen, die die Konturen der Körner zu identifizieren.

Um nun die Grenzflächen der Körner zu ermitteln, führt die Software eine morphologische Analyse der identifizierten Regionen durch, um genauere Einzelheiten, wie z.B. Durchmesser, Länge, Breite und Seitenverhältnis zu erkennen und schließlich Form und Größe der einzelnen Körner in den Metallen und Legierungen zu bestimmen. Daran anschließend ist die Software in der Lage, die relevanten Parameter zu ermitteln, wie z.B. mittlere Korngröße und die statistische Verteilung der Korngrößen. Anknüpfend hilft die Software dabei, die Ergebnisse übersichtlich und schnell zu präsentieren. Übliche Darstellungsweisen sind Histogramme oder Tabellen. Der Anwender wird so in die Lage versetzt, Korngrößen, Korngrenzen und andere wichtige Informationen der Korngrößenanalyse übersichtlich zu präsentieren.

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