Das Zeiss Axioscope 7 ist mit seiner umfangreichen Motorisierung das ideale Mikroskop für die Metallographie. In Kombination mit den leistungsstarken ZEN Toolkit Materials Apps bietet es eine Vielzahl hochentwickelter Bildanalysefunktionen, die speziell für normbasierte metallographische Analysen entwickelt wurden. Die Integration von künstlicher Intelligenz garantiert eine außergewöhnlich präzise und zuverlässige Bildauswertung. Mit maßgeschneiderten Workflows wird der gesamten Prozess der Analyse abgedeckt – von der Bilderfassung bis zur Berichterstellung. Hervorzuheben ist dabei die benutzerfreundliche Bedienung: Trotz der beeindruckenden Funktionsvielfalt ist das Zeiss Axioscope 7 einfach und intuitiv zu bedienen.
Leica DM4 M – für allerhöchste Zuverlässigkeit in der Metallographie
Das Leica DM4 M ist die ideale Lösung für Ihre metallographischen Anwendungen, insbesondere wenn Sie einen hohen Probendurchsatz haben. Entwickelt für maximale Effizienz und Präzision, bietet es eine reproduzierbare Bildgebung, die Ihnen gleichbleibend exakte Ergebnisse gewährleistet. Das Leica DM4 M ist "Made in Germany", was man an der besonders hohen Verarbeitungsqualität und konkurrenzlos präzisen Bedienung merkt. Darüber hinaus bietet das DM4 M eine smarte Automatisierung, mit welcher die Beleuchtung und der Kontrast automatisch angepasst werden. Die damit einhergehende Validität, Reproduzierbarkeit und erhöhte Produktivität machen das Leica DM4 M zum idealen Begleiter für Ihre Anwendungen im Materiallabor.
„Suchen Sie das ideale Mikroskop für Ihre metallographischen Herausforderungen? Von der einfachen Probenuntersuchung bis zur vollautomatischen Analyse großer Probenmengen bieten wir Ihnen die passende Lösung. Sie können unsere Mikroskope testen, indem Sie uns Ihre Proben zur Analyse zusenden, unseren umfangreich ausgestatteten Showroom in Hilden besuchen oder sich ein Gerät direkt bei Ihnen vor Ort zeigen lassen.“
Die Ausstattung von Mikroskopen für die Metallographie und Metallurgie
Mikroskope sind in der Metallographie und Metallurgie unverzichtbare Werkzeuge zur Analyse der Mikrostruktur von Metallen und Legierungen. Da metallographische Untersuchungen für die Qualität und Zuverlässigkeit zahlreicher Industrieprodukte von entscheidender Bedeutung sind, ist eine erstklassige Ausstattung von entscheidender Bedeutung. Neben einer sehr guten Optik sind die passenden Kontrastverfahren besonders wichtig, um die inneren Strukturen und Eigenschaften von Metallproben adäquat zu analysieren. Klassische metallographische Analyseverfahren beinhalten die Korngrößenanalyse und Phasenanalyse sowie die Prüfung auf nichtmetallische Einschlüsse (auch Stahlreinheit genannt). Allen gängigen Analysemethoden liegen verschiedene Normen zugrunde, die spezielle Anforderungen an die Hard- und Software stellen.
Kamera und Software: Mit künstlicher Intelligenz besonders schnell und zuverlässig
Bei der Software sollte man auf modernste KI-gestützte Lösungen setzen. Diese bieten nicht nur eine überzeugende Bilddarstellung zur Dokumentation, sondern auch präzise Messungen und spezialisierte Analysetools, die mikroskopische Bilder automatisch auswerten. Eine Software mit künstlicher Intelligenz ist deutlich flexibler und genauer als herkömmliche Schwellenwertverfahren und ermöglicht zudem eine effizientere Arbeit. Für wiederkehrende Aufgaben sollte die Software workfloworientiert sein, um reproduzierbare Analysen sicherzustellen. Eine einfache Bedienung und klare Benutzerführung sind ebenso wichtig wie umfangreiche Messfunktionen, die den Anforderungen Ihrer metallographischen Aufgaben entsprechen.
Die Software sollte darüber hinaus eine normkonforme Auswertung ermöglichen, um sicherzustellen, dass die Analyseergebnisse den gängigen Standards entsprechen. Ein Beispiel hierfür ist die Korngrößenanalyse nach DIN EN ISO 643:2020 oder die ASTM E 112-13. Spezialisierte Analysen, wie die Gusseisenanalyse nach DIN EN ISO 945:2019 oder die Analyse nichtmetallischer Einschlüsse gemäß EN 10247:2007, können ebenfalls von großer Bedeutung sein. Bei der Auswahl der passenden Kamera sollte darauf geachtet werden, dass die Auflösung optimal auf die Optik des Mikroskops abgestimmt ist. Insbesondere für automatische Bildanalysen ist eine hohe Bildqualität erforderlich, weshalb weitere qualitative Merkmale wie der Dynamikumfang und eine präzise Farbwiedergabe des Sensors entscheidend sind. Darüber hinaus sollte die Kamera ein schnelles Livebild mit mindestens 15 Bildern pro Sekunde (fps) haben, um die Probe einfach fokussieren zu können und ein flüssiges Arbeiten zu ermöglichen.
Die Wahl des richtigen Mikroskoptyps für die Metallographie
Die Auswahl des passenden Mikroskoptyps ist der erste und entscheidende Schritt bei der Ausstattung eines metallographischen Labors. Für die Untersuchung kleinerer Schliffproben sind aufrechte Mikroskope hervorragend geeignet. Diese Mikroskope bieten die nötige Präzision und sind ideal für Proben, die in üblicher Größe und Form vorliegen. Jedoch stoßen aufrechte Mikroskope bei der Analyse von besonders großen oder voluminösen Proben an ihre Grenzen. In solchen Fällen sind inverse Mikroskope die bessere Wahl, da sie praktisch unbegrenzte Probenhöhen und -größen ermöglichen sowie eine maximale Flexibilität bieten. Mit inversen Mikroskopen können auch unregelmäßig geformte Proben problemlos analysiert werden, was speziell bei produktionsnahen Anwendungen von Vorteil ist.
Das Stativ in der Metallographie: Präzision und Flexibilität sind besonders wichtig
Ein robustes Stativ ist das Herzstück eines jeden Mikroskops und daher im metallographischen Labor von zentraler Bedeutung. Es muss den hohen Anforderungen des täglichen Laborbetriebs standhalten, Stabilität bieten und gleichzeitig flexibel genug sein, um verschieden große Proben aufzunehmen. Ein ausreichend großer Probenraum ist notwendig, um eine präzise Positionierung und Untersuchung der Proben zu gewährleisten. Dabei spielt der Kreuztisch eine wesentliche Rolle: Er sollte eine passende Probenaufnahme bieten und bei Bedarf mehrere Proben gleichzeitig aufnehmen können. Dies ermöglicht eine effiziente Arbeitsweise und spart wertvolle Zeit.
Für zuverlässige Messungen ist es empfehlenswert, ein Mikroskop mit codierter Optik zu wählen. Diese Technologie erlaubt es der Software, die Vergrößerung aus dem Stativ auszulesen und die Kalibrierung automatisch anzupassen. Dies minimiert Benutzerfehler und gewährleistet konsistente und zuverlässige Messergebnisse. Wenn das Mikroskop in einem hochautomatisierten Umfeld eingesetzt werden soll, ist ein voll motorisiertes Stativ notwendig: Hier sorgen Motortisch und Motorfokus für eine exakte und reproduzierbare Positionierung der Probe, wobei die Fokussierung automatisch erfolgt. Je nach Modell können weitere motorisierte Komponenten wie Objektivrevolver und Lichtachsen konfiguriert werden, um das Mikroskop noch flexibler zu gestalten. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Zukunftssicherheit des Geräts: Ein aufrüstbares Stativ, das die Nachrüstung weiterer Kontrastverfahren ermöglicht, stellt sicher, dass das Mikroskop auch zukünftigen Anforderungen gerecht wird.
Der Schlüssel zum Detail: Eine hochwertige Optik
Die Qualität der Optik ist in der Metallographie für die Auflösung feinster Strukturen entscheidend. Hochwertige Objektive sind ein Muss, um selbst die kleinsten Details klar und deutlich darzustellen. Für metallographische Untersuchungen sind Objektive mit einer Vergrößerung von 5x, 10x, 20x und 50x besonders verbreitet. Eine Vergrößerung von 2,5x bietet zudem einen guten Überblick über die Probe, während eine 100-fache Vergrößerung für besonders hochauflösende Darstellung erforderlich ist. Wer einen besonders großen Probenüberblick benötigt, erhält bei Leica optionale Makro-Objektive mit einer Vergrößerung von 0,7x. Plan-Objektive sind besonders vorteilhaft, da sie ein bis zum Rand scharfes Sichtfeld garantieren. Bei einfacheren Anwendungen können achromatische Objektive ausreichen, die aufgrund der unvollständigen Farbkorrektur ein Bild mit leichten Farbsäumen erzeugen. Für anspruchsvollere Aufgaben sollte man jedoch mindestens auf semi-apochromatische Objektive zurückgreifen. Diese bieten eine hervorragende Farbkorrektur, eine höhere Auflösung und einen überlegenen Kontrast. Eine Apertur von bis zu 0,95 ist möglich, was das Auflösungsvermögen erheblich steigert und somit eine noch präzisere Analyse ermöglicht. Ebenso sind Okulare mit einem großen Sichtfeld von mindestens 22 mm wichtig, damit ein großer Probenbereich überblickt werden kann.
Kontrastverfahren: Vielfältige Möglichkeiten für perfekte Ergebnisse
Je nach Anwendung sind verschiedene Kontrastverfahren erforderlich, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen. Bei Auflichtmikroskopen sind insbesondere Hellfeld, Dunkelfeld, Polarisation und der differentielle Interferenzkontrast (DIC) zu empfehlen. Das Hellfeldverfahren eignet sich hervorragend zur allgemeinen Inspektion der Proben, da das Licht direkt auf die Probe gelenkt und die reflektierte Lichtinformation dargestellt wird.
Für die Erkennung von Mikrokratzern, Poren, Unebenheiten und Partikeln ist das Dunkelfeldverfahren besonders vorteilhaft. Es nutzt eine indirekte Beleuchtung durch einen im Objektiv integrierten Ringkanal, um diese Merkmale deutlich sichtbar zu machen.
Der Polarisationskontrast, bei dem zwei Polarisationsfilter im Strahlengang eingesetzt werden, ist besonders hilfreich bei stark reflektierenden und optisch aktiven Proben. Strukturen, die das Licht unterschiedlich brechen oder die Polarisationsrichtung ändern, erscheinen hierbei hell, was die Analyse erheblich erleichtert. Der DIC (differentieller Interferenzkontrast) basiert auf dem Polarisationskontrast. Er ermöglicht durch die reliefartige Darstellung eine besonders detaillierte Untersuchung der Oberflächenstruktur. Für reproduzierbare und konsistente Aufnahmen sollten die Kontrastverfahren möglichst automatisiert einstellbar sein.
Ergonomie: Komfort und Effizienz im Fokus
Die Ergonomie eines Mikroskops ist ein oft unterschätzter, aber sehr wichtiger Faktor, besonders bei intensiver Nutzung im Labor. Wenn über längere Zeiträume am Mikroskop gearbeitet wird, ist ein winkelverstellbarer Ergo-Tubus von großem Vorteil. Er ermöglicht die optimale Anpassung der Körperhaltung, wodurch Ermüdung und muskuläre Verspannungen reduziert werden. Dies führt zu einer effizienteren und produktiveren Arbeit. Darüber hinaus sollten die Bedienelemente des Mikroskops ergonomisch positioniert und leicht zugänglich sein. Griffgünstige Bedienelemente sind entscheidend, um schnelle und präzise Arbeitsabläufe zu gewährleisten. Dies ist besonders wichtig beim Wechsel des Objektivs, der Bewegung des Tischs oder der Anpassung des Kontrastverfahrens.
Beleuchtung: Grundlage für klare und kontrastreiche Bilder
Eine qualitativ hochwertige Beleuchtung ist essenziell für die zuverlässige Untersuchung metallographischer Proben. Da diese Proben nicht transparent sind, ist eine Auflichtbeleuchtung notwendig. Moderne LEDs sind in jeden Fall zu bevorzugen. Sie sind langlebig, energieeffizient und bieten eine gleichmäßige sowie helle Beleuchtung.
Mikroskope in der Metallographie – ein Überblick
Die Metallographie ist ein Teilbereich der Materialwissenschaften. Dabei wird die Mikrostruktur von Metallen und Legierungen mithilfe von Mikroskopen untersucht. Die Probenvorbereitung spielt eine entscheidende Rolle, damit die Kornstruktur, Phasenverteilung und Einschlüsse visualisiert werden. Dabei wird das Ziel verfolgt, die Zusammenhänge zwischen der Mikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften von Metallen zu erkennen. Daher spielen die Erkenntnisse der Metallographie in Forschung und Entwicklung (F&E), Qualitätssicherung (QA) und Fehleranalyse eine besonders große Rolle. Die gewonnenen Erkenntnisse sind entscheidend für die Optimierung von Fertigungsprozessen und die Verbesserung der Leistungsfähigkeit metallischer Werkstoffe.
Die praktischen Anwendungsbereiche in der Metallographie sind im Einzelnen:
Korngrößenanalyse: Die Korngröße beeinflusst direkt die mechanischen Eigenschaften eines Metalls, wie Härte, Festigkeit und Zähigkeit. Kleinere Körner erhöhen z.B. tendenziell die Festigkeit und Härte eines Metalls. Die Korngrößenanalyse hilft, die Auswirkungen von Wärmebehandlung, Schmieden und anderen Bearbeitungsprozessen auf die Mikrostruktur zu verstehen und zu optimieren. Weitere Informationen zur Korngrößenanalyse
Phasenanalyse: Durch die Phasenanalyse mit einem Mikroskop können verschiedene Phasen innerhalb eines Metallgefüges identifiziert werden. Jede Phase hat spezifische physikalische und mechanische Eigenschaften, die das Gesamtverhalten des Materials beeinflussen. Phasenanalysen ermöglichen z.B. die Bewertung der Wirksamkeit von Wärmebehandlungsverfahren, Partikeldichteanalyse oder Analyse von Wabenstrukturen. Auch können Ursachen für Materialversagen, z.B. Anfälligkeit für Risse, Korrosion oder andere Arten von Schäden, identifiziert werden.
Stahlqualität / Einschlüsse: Zur Beurteilung der Stahlqualität müssen nichtmetallische Einschlüsse identifiziert und bewertet werden. Ziel ist, die Reinheit des Stahls im Fertigungs- und Reinigungsprozess zu erhöhen. Dies führt zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. Durch die Reduzierung von Einschlüssen wird die Anfälligkeit für Risse und Brüche minimiert oder die Korrosionsbeständigkeit erhöht.
Gusseisen: Die Bestimmung der Qualität von Gusseisen ist ein wesentlicher Teil der metallographischen Analyse. Mikroskopische Untersuchungen ermöglichen die genaue Bewertung der Mikrostruktur, einschließlich der Verteilung und Form der Graphitpartikel sowie der Matrixstruktur. Durch die Analyse dieser Merkmale können Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitungsqualität des Gusseisens gezogen werden. Ein gleichmäßiges, feinkörniges Gefüge und eine homogene Verteilung der Graphitpartikel sind z.B. Indikatoren für hohe Materialqualität.
