Page 8 - STIL 4 2024

TITELTHEMA
STAHLBILDENDE KÜNSTE
Metallographen ergründen mit dem Mikroskop und anhand faszinierender Bilder das Wesen des Stahls
Die Metallographie ist ein Handwerk, das mit wissenschaftlichen Methoden die Mikro- struktur eines Metalls sichtbar macht. Wobei „Handwerk“ das falsche Wort ist, denn es gleicht eher einer Kunst, Stahlproben so zu präparieren, dass sie ihre innere Struk- tur offenbaren. Was die Mikroskope erkennen lassen, sieht dann auch aus wie Kunst: Farbenspiele und Skulpturen, die ein Maler oder Bildhauer erschaffen haben könnte.
Ob Farben oder dreidimensionale Strukturen sichtbar werden, hängt von der Art des Mikroskops ab. Das metallographische Standardverfahren nutzt Lichtmikroskope, die denen aus dem Biologieunterricht ähneln. Allerdings wird die Probe nicht wie dort von unten, sondern von oben beleuchtet. Je nachdem wie der Metallograph sie präpariert hat, erscheint ihre Mikrostruktur in unterschiedlichen Farben und Schattierungen.
Typisch sind am Lichtmikroskop bis zu 1.000-fache Vergrößerungen. Das genügt nicht immer, um die Strukturen und Bestandteile des Stahls zu erkennen. Für noch genauere Betrachtungen verwenden Metallographen Elektronenmikroskope. Sie machen Dinge sichtbar, deren Größe im Nanometerbereich liegt (siehe Info rechts), und lassen so – je nach Gerät – bis in die atomare Ebene eines Stoffes schauen.
So tief müssen Metallographen aber selten in das Material hineinblicken. Die Exper- ten der Salzgitter Mannesmann Forschung (siehe Seite 12) arbeiten meist mit maxi- malen Vergrößerungen bis ca. 10.000:1, bei speziellen Fragestellungen auch deutlich darüber hinaus. Sie nutzen hierfür Rasterelektronenmikroskope. Diese rastern mit einem Elektronenstrahl die Stahloberfläche zeilenweise ab, erzeugen mit Detek- toren ein Bild und bieten eine große Schärfentiefe. Das heißt, die Bilder sind in grö- ßeren Teilen als beim Lichtmikroskop scharf. Dadurch wirken die Aufnahmen über- aus plastisch, sodass Oberflächenstrukturen und Bruchflächen sehr gut dargestellt
60 μm
Farbige Kenntlichmachung eines Stahlgefüges
MIKROMETER (μm)
Metallographen messen
die Mikrostruktur des Stahls
in Mikro- und Nanometern.
Ein Mikrometer entspricht einem millionstel Meter oder 0,001 Millimeter. Das Haar eines Menschen ist im Durchschnitt 60 Mikrometer dünn.
Moleküle und Atomabstände misst man in Nanometern.
Ein Nanometer ist ein millionstel Millimeter oder ein milliardstel Meter oder 0,001 Mikrometer.
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Fotos: SZAG