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E. Weck · E. Leistner<br />
FACHBUCHREIHE SCHWEISSTECHNIK<br />
Metallographische<br />
Anleitung zum Farbätzen<br />
nach dem Tauchverfahren<br />
Teil II: Farbätzmittel nach Beraha und ihre<br />
Abwandlungen<br />
Metallographic instructions<br />
for colour etching by<br />
immersion<br />
Part II: Beraha colour etchants and their different variants
E. Weck · E. Leistner<br />
(fachliche Überarbeitung G. Weilnhammer)<br />
Metallographische<br />
Anleitung zum Farbätzen<br />
nach dem Tauchverfahren<br />
Teil II: Farbätzmittel nach Beraha und ihre<br />
Abwandlungen<br />
Metallographic instructions<br />
for colour etching by<br />
immersion<br />
Part II: Beraha colour etchants and their different variants
Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek<br />
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte<br />
bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.<br />
<strong>Fachbuch</strong>reihe Schweißtechnik<br />
Band/Volume <strong>77</strong>/II<br />
2., überarbeitete Auflage (fachliche Überarbeitung G. Weilnhammer)<br />
ISBN: 978-3-96144-217-1 (Print)<br />
ISBN: 978-3-96144-218-8 (E-Book)<br />
Alle Rechte vorbehalten.<br />
© DVS-Media GmbH, Düsseldorf · 2023<br />
Herstellung: Print Media Group GmbH & Co. KG, Hamm
Vorwort<br />
Das vorliegende <strong>Fachbuch</strong>, Teil II „Farbätzmittel nach<br />
Beraha und ihre Abwandlungen“ der dreiteiligen Ausgabe<br />
„Metallographische Anleitung zum Farbätzen nach<br />
dem Tauchverfahren“, das ich die Ehre hatte, überarbeiten<br />
zu dürfen, wurde ursprünglich von Frau Erika<br />
Weck in Zusammenarbeit mit Frau Elisabeth Leistner<br />
nach den Vorgaben von Dr. Emanuel Beraha verfasst.<br />
Frau Weck hat die damals noch in den Kinderschuhen<br />
steckenden Farbätztechniken weiter entwickelt und auf<br />
den Weg gebracht und dafür gesorgt, dass diese Eingang<br />
gefunden haben in die modernen Labore und heute bei der<br />
Untersuchung verschiedener Werkstoffgruppen nicht mehr<br />
wegzudenken sind.<br />
Herzlich gedankt sei an dieser Stelle der Schweißtechnischen<br />
Lehr- und Versuchsanstalt München (GSI mbH,<br />
Niederlassung SLV München), aus deren reichem Fundus<br />
die meisten der abgebildeten Beispiele stammen und der<br />
Firma Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbh (IABG),<br />
die ebenfalls verschiedene Beispiele zur Verfügung gestellt<br />
hat.<br />
Forstern, im Januar 2023<br />
G. Weilnhammer<br />
Foreword<br />
The present technical book, Part II “Colour Etching Agents<br />
according to Beraha and their Modifications” of the threepart<br />
edition “Metallographic Instructions for Colour Etching<br />
by the Dip Process”, which I had the honour of revising,<br />
was originally written by Mrs. Erika Mrs. Erika Weck in collaboration<br />
with Mrs. Elisabeth Leistner according to the<br />
specifications of Dr. Emanuel Beraha.<br />
Mrs Weck further developed and launched the colour etching<br />
techniques, which were still in their infancy at the time,<br />
and ensured that they found their way into modern laboratories<br />
and are now indispensable in the examination of<br />
various groups of materials.<br />
I would like to take this opportunity to thank the<br />
Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt Munich<br />
(GSI mbH, branch SLV Munich), from whose rich fund most<br />
of the examples shown of the examples illustrated and to<br />
the company Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbh<br />
(IABG), which also provided various examples.<br />
Forstern, January 2023<br />
G. Weilnhammer
Inhaltsverzeichnis<br />
Vorwort<br />
Einleitung ............................................................................................................................................................................ 1<br />
1 Schliffherstellung zu den einzelnen Ätzmitteln ............................................................................................................ 2<br />
1.1 Farbätzmittel nach Beraha und ihre Abwandlungen ...................................................................................................... 2<br />
1.2 Farbätzmittel nach Lichtenegger und Bloech und ihre Abwandlungen ......................................................................... 2<br />
2 Farbätzmittel nach Beraha ............................................................................................................................................. 4<br />
2.1 Allgemeine Angaben ..................................................................................................................................................... 4<br />
2.2 Ansetzen der einzelnen Stammlösungen ..................................................................................................................... 4<br />
2.3 Farbätzmittel B I ............................................................................................................................................................ 4<br />
Unlegierte und niedriglegierte Stähle, Manganhartstahl ...................................................................................................... 4<br />
2.3.1 Anwendungsbeispiele I .............................................................................................................................................. 6<br />
Martensit mit Restaustenit ................................................................................................................................................... 6<br />
Martensit mit Bainit, Ferrit und Perlit .................................................................................................................................... 6<br />
2.3.2 Schweißverbindungen zwischen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen<br />
und unlegierten oder niedriglegierten Stählen ................................................................................................................. 10<br />
Manganhartstahl ................................................................................................................................................................. 10<br />
Verformungsmartensit in austenitischen Stählen ............................................................................................................... 10<br />
Ferritischer Chromstahl ...................................................................................................................................................... 10<br />
Strukturloser Martensit ....................................................................................................................................................... 10<br />
2.3.3 Reibschweißverbindungen zwischen unlegiertem Stahl und Schnellarbeitsstahl<br />
sowie niedriglegiertem Stahl und Ventilstahl ................................................................................................................... 16<br />
Stahl mit Messinglot ........................................................................................................................................................... 16<br />
2.4 Farbätzmittel B II ......................................................................................................................................................... 19<br />
Hochlegierte Stähle ............................................................................................................................................................ 19<br />
2.4.1 Anwendungsbeispiele II ........................................................................................................................................... 20<br />
Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl – Grundwerkstoffe und Schweißverbindungen .......................................................... 20<br />
2.5 Farbätzmittel B III ........................................................................................................................................................ 25<br />
Nickel-Basis und Kobalt-Basis-Legierungen sowie austenitischer Stahl mit Silberlot ...................................................... 25<br />
2.5.1 Anwendungsbeispiele: Nickel-Basis-Legierungen.................................................................................................. 26<br />
Gusslegierungen ................................................................................................................................................................ 26<br />
Walzlegierungen ................................................................................................................................................................. 26<br />
Schweißverbindungen an Walzlegierungen ....................................................................................................................... 26<br />
Hartlötverbindungen ........................................................................................................................................................... 27<br />
2.5.2 Anwendungsbeispiele III .......................................................................................................................................... 39<br />
Kobalt-Basis-Legierungen .................................................................................................................................................. 39<br />
2.5.3 Anwendungsbeispiele IV .......................................................................................................................................... 44<br />
Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit Silberlot ................................................................................................................ 44<br />
2.6 Farbätzmittel B III verstärkt – B III 1 und B III 2 ......................................................................................................... 44<br />
Nickel-Basis-Legierungen mit einem Molybdängehalt von etwa 9 und mehr Gew.-% ..................................................... 44<br />
2.6.1 Anwendungsbeispiele V ........................................................................................................................................... 44<br />
B III 1 .................................................................................................................................................................................. 44<br />
B III 2 .................................................................................................................................................................................. 44<br />
3 Farbätzmittel nach Lichtenegger und Bloech – LB I .................................................................................................. 48<br />
Austenitische Chrom-Nickel-Stähle ................................................................................................................................... 48<br />
3.1 Anwendungsbeispiele VI ............................................................................................................................................. 48<br />
Austenit, δ-Ferrit, Kristallseigerungen ................................................................................................................................ 49<br />
Werkstoffverwechslungen .................................................................................................................................................. 56<br />
Verbreiterte Korngrenzen .................................................................................................................................................... 56<br />
4 Ätzanleitung: LB I im Vergleich zu B II ......................................................................................................................... 59<br />
Austenitische Chrom-Nickel-Stähle mit mehreren Phasen ................................................................................................ 59<br />
4.1 Anwendungsbeispiele VII ............................................................................................................................................ 59<br />
Stähle mit Austenit, Karbiden und hohem δ -Ferritanteil ................................................................................................... 59<br />
Stähle mit Austenit, δ-Ferrit, Karbiden und durch Glühen entstandene σ-Phase .............................................................. 59<br />
Stähle mit Austenit, δ-Ferrit, Martensit und Karbiden ........................................................................................................ 59
Inhaltsverzeichnis<br />
5 Abgeänderte Farbätzmittel nach Lichtenegger und Bloech ..................................................................................... 69<br />
Legierte Stähle sowie Nickel-Basis- und Kobalt-Basis-Legierungen ................................................................................ 69<br />
5.1 Anwendungsbeispiele VIII ........................................................................................................................................... 71<br />
LB II .................................................................................................................................................................................... 71<br />
LB III ................................................................................................................................................................................... 71<br />
LB IV ................................................................................................................................................................................... <strong>77</strong><br />
LB V .................................................................................................................................................................................... <strong>77</strong><br />
6 Zusammensetzung der untersuchten Nickel-Basis-Legierungen ............................................................................ 80<br />
7 Schrifttum ....................................................................................................................................................................... 81
Contents<br />
Foreword<br />
Introduction ......................................................................................................................................................................... 1<br />
1 Preparation of specimens for the individual etchant ................................................................................................... 3<br />
1.1 Beraha colour etchants and their variants ..................................................................................................................... 3<br />
1.2 Lichtenegger and Bloech colour etchants and their variants ......................................................................................... 3<br />
2 Beraha colour etchants .................................................................................................................................................. 5<br />
2.1 General details ............................................................................................................................................................... 5<br />
2.2 Preparation of the individual stock solutions ............................................................................................................... 5<br />
2.3 Colour etchant B I ......................................................................................................................................................... 5<br />
Non-alloy and low-alloy steels, high-manganese steel ........................................................................................................ 5<br />
2.3.1 Examples of applications I ......................................................................................................................................... 7<br />
Martensite containing residual austenite .............................................................................................................................. 7<br />
Martensite containing bainite, ferrite and pearlite ................................................................................................................ 7<br />
2.3.2 Welds between austenitic chromium-nickel steels and non-alloy or low-alloy steels ......................................... 11<br />
High-manganese steel ....................................................................................................................................................... 11<br />
Strain-induced martensite in austenitic steels ................................................................................................................... 11<br />
Ferritic chromium steel ....................................................................................................................................................... 11<br />
Amorphous martensite ....................................................................................................................................................... 11<br />
2.3.3 Friction welds between non-alloy steel and high-speed steel, and between low-alloy steel and valve steel .... 16<br />
Steel and copper-zinc brazing alloy ................................................................................................................................... 16<br />
2.4 Colour etchant B II ...................................................................................................................................................... 19<br />
High alloy steels ................................................................................................................................................................. 19<br />
2.4.1 Examples of applications II ...................................................................................................................................... 20<br />
Austenitic chromium-nickel steel, base metals, and welded joints ................................................................................... 20<br />
2.5 Colour etchant B III ..................................................................................................................................................... 25<br />
Nickel-base alloys and cobalt-base alloys, and austenitic steel with silver solder ............................................................ 25<br />
2.5.1 Examples of applications: Nickel-base alloys ........................................................................................................ 27<br />
Cast alloys .......................................................................................................................................................................... 27<br />
Rolled alloys ....................................................................................................................................................................... 27<br />
Welds in rolled alloys .......................................................................................................................................................... 28<br />
Brazed joints ....................................................................................................................................................................... 28<br />
2.5.2 Examples of applications III ..................................................................................................................................... 39<br />
Cobalt-base alloys ............................................................................................................................................................. 39<br />
2.5.3 Examples of applications IV ..................................................................................................................................... 45<br />
Austenitic chromium-nickel steel with silver brazing alloy ................................................................................................. 45<br />
2.6 Concentrated colour etchant B III – B III 1 and B III 2 ............................................................................................... 45<br />
Nickel-base alloys with a molybdenum content of about 9% by weight and above ......................................................... 45<br />
2.6.1 Examples of applications V ...................................................................................................................................... 45<br />
B III 1 .................................................................................................................................................................................. 45<br />
B III 2 .................................................................................................................................................................................. 45<br />
3 Lichtenegger and Bloech colour etchants – LB I ....................................................................................................... 49<br />
Austenitic chromium-nickel steels ..................................................................................................................................... 49<br />
3.1 Examples of applications VI ........................................................................................................................................ 51<br />
Austenite, δ-ferrite, microsegregations .............................................................................................................................. 51<br />
Use of wrong materials ...................................................................................................................................................... 56<br />
Widened grain boundaries ................................................................................................................................................. 56<br />
4 Etching directions: LB I compared with B II ............................................................................................................... 60<br />
Austenitic chromium-nickel steels containing a number of phases ................................................................................... 60<br />
4.1 Examples of applications VII ....................................................................................................................................... 60<br />
Steels containing austenite, carbides and a high δ-ferrite content .................................................................................... 60<br />
Steels containing austenite, δ-ferrite and carbides, and σ-phase produced by annealing ............................................... 60<br />
Steels with austenite, δ-ferrite, martensite and carbides ................................................................................................... 60
Contents<br />
5 Modified Lichtenegger und Bloech colour etchants .................................................................................................. 70<br />
Alloy steels, and nickel-base alloys and cobalt-base alloys .............................................................................................. 70<br />
5.1 Examples of applications VIII ...................................................................................................................................... 72<br />
LB II .................................................................................................................................................................................... 72<br />
LB III ................................................................................................................................................................................... 72<br />
LB IV ................................................................................................................................................................................... <strong>77</strong><br />
LB V .................................................................................................................................................................................... <strong>77</strong><br />
6 Analysis of the tested nickel-base alloys .................................................................................................................... 80<br />
7 References ..................................................................................................................................................................... 81
Bildverzeichnis<br />
Beschreibung Bildnummer Seite<br />
Farbätzmittel B I<br />
Martensit mit Restaustenit 1-2 8<br />
Martensit mit Bainit, Ferrit und Perlit 3-8 8-9<br />
Schweißverbindungen zwischen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen und unlegierten oder niedriglegierten<br />
Stählen<br />
Martensitbildung 9-12 12<br />
Manganhartstahl 13-14 13<br />
Verformungsmartensit in austenitischen Stählen 15 13<br />
Ferritischer Chromstahl 16 13<br />
Strukturloser Martensit 17-21 14-15<br />
Reibschweißverbindungen zwischen unlegiertem Stahl und Schnellarbeitsstahl sowie niedriglegiertem Stahl<br />
und Ventilstahl<br />
Schnellarbeitsstahl 22-24 17<br />
Niedriglegierter Stahl und ein austenitischer Ventilstahl 25-26 18<br />
Stahl mit Messinglot 27-28 18<br />
Farbätzmittel B II<br />
Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl – Grundwerkstoffe und Schweißverbindungen 29-44 21-24<br />
Farbätzmittel B III (Nickelbasislegierungen)<br />
Gusslegierungen 45-56 29-31<br />
Walzlegierungen 57-68 32-34<br />
Schweißverbindungen an Walzlegierungen 69-81 35-38<br />
Hartlötverbindungen 82-84 38<br />
Kobalt-Basis-Legierungen 85-98 40<br />
Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit Silberlot 99-100 46<br />
B III 1 Hastelloy 101-102 46<br />
B III 2 Hastelloy 103 47<br />
Farbätzmittel nach Lichtenegger und Bloech – LB I<br />
Austenit, δ-Ferrit, Kristallseigerungen 104-119 52-55<br />
Werkstoffverwechslungen 120-124 57-58<br />
Verbreiterte Korngrenzen 125-127 58<br />
Ätzanleitung: LB I im Vergleich zu B II<br />
Stähle mit Austenit, δ-Ferrit und Karbiden, Duplexstahl 128-139 61-63<br />
Stähle mit Austenit, δ-Ferrit, Karbiden und durch Glühen entstandene σ-Phase 140-150 64-66<br />
Stähle mit Austenit, δ-Ferrit, Martensit und Karbiden 151-156 67-68<br />
Abgeänderte Farbätzmittel nach Lichtenegger und Bloech (Anwendungsbeispiele)<br />
LB II ferritischer Chromstahl 157-160 73<br />
LB III verschleißfester Chromstahlguss, warmfester CrMo-Stahl und Schnellarbeitsstahl 161-171 74-76<br />
LB IV martensitischer niedriglegierter Chromstahl 172-175 78<br />
LB V Nickel-Basislegierung 176-178 79
Index of images<br />
Description<br />
Image number Page<br />
Colour etchant B I<br />
Martensite containing residual austenite 1-2 8<br />
Martensite containing bainite, ferrite and pearlite 3-8 8-9<br />
Welds between austenitic chromium-nickel steels and non-alloy or low-alloy steels<br />
Formation of martensite 9-12 12<br />
High-manganese steel 13-14 13<br />
Strain-induced martensite in austenitic steels 15 13<br />
Ferritic chromium steel 16 13<br />
Amorphous martensite 17-21 14-15<br />
Friction welds between non-alloy steel and high-speed steel, and between low-alloy steel and valve steel<br />
High-speed steels 22-24 17<br />
Low-alloy steel and austenitic valve steel 25-26 18<br />
Steel and copper-zinc brazing alloy 27-28 18<br />
Colour etchant B II<br />
Austenitic chromium-nickel steel, base metals, and welded joints 29-44 21-24<br />
Colour etchant B III (nickel-base alloys)<br />
Cast alloys 45-56 29-31<br />
Rolled alloys 57-68 32-34<br />
Welds in rolled alloys 69-81 35-38<br />
Brazed joints 82-84 38<br />
Cobalt-base alloys 85-98 40<br />
Austenitic chromium-nickel steel with silver brazing alloy 99-100 46<br />
B III 1 Hastelloy 101-102 46<br />
B III 2 Hastelloy 103 47<br />
Lichtenegger and Bloech colour etchant – LB I<br />
Austenitic, δ-ferrite, microsegregations 104-119 52-55<br />
Use of wrong material 120-124 57-58<br />
Widened grain boundaries 125-127 58<br />
Etching direction: LB I compared with B II<br />
Steels containing austenite, δ-ferrite and carbides, Duplex steel 128-139 61-63<br />
Steels containing austenite, δ-ferrite, carbides and σ-phase produced by annealing 140-150 64-66<br />
Steels containing austenite, δ-ferrite, martensite and carbides 151-156 67-68<br />
Modified Lichtenegger and Bloech colour etchants (examples of applications)<br />
LB II ferritic chromium steel 157-160 73<br />
LB III wear-resistant chromium steel cast, heat-resistant CrMo-steel and high-speed steel 161-171 74-76<br />
LB IV martensitic low-alloy chromium steel 172-175 78<br />
LB V nickel-base alloy 176-178 79
Einleitung<br />
Für eine Vielzahl niedriglegierter Stähle, vor allem aber<br />
für hochlegierte Stähle, Nickelbasis- und Kobaltbasislegierungen<br />
bieten die Farbätzmittel eine Fülle von zusätzlichen<br />
Informationen gegenüber den üblichen Schwarz-<br />
Weiß-Ätzungen.<br />
Sie sind mit den heutigen Möglichkeiten der metallographischen<br />
Präparation ebenso einfach anzuwenden<br />
und ermöglichen in der Regel eine weitaus umfassendere<br />
Gefügebeurteilung, da viele Feinheiten der Gefügeausbildung<br />
oft erst mit ihrer Hilfe sichtbar gemacht werden<br />
können.<br />
Leider steht die Farbätzung noch immer in dem Ruf, viele<br />
schöne bunte Bilder zu erzeugen, mit denen aber die meisten<br />
Anwender nichts anfangen können. Wir hoffen und<br />
wünschen, dass dieses Buch dazu beiträgt, zu einer sicheren<br />
und reproduzierbaren Auswertung der verschiedenen<br />
Gefüge zu kommen.<br />
Bei der metallographischen Präparation vieler Werkstoffe<br />
hat man inzwischen die Wahl zwischen verschiedenen Farbätzlösungen.<br />
Letztlich muss jeder selbst herausfinden,<br />
welches Ätzmittel für seine Zwecke am besten geeignet ist<br />
Und – was ganz wichtig ist – man muss sich auf die<br />
Möglichkeiten der Farbätztechnik einlassen und je mehr<br />
Übung man hat, umso sicherer ist die Aussage, die man<br />
treffen kann.<br />
Allgemeine Hinweise zum Farbätzen nach dem Tauchverfahren<br />
sind Teil 1 „Farbätzen nach Klemm“ zu entnehmen.<br />
Alle Gefügeaufnahmen werden 0,8-fach wiedergegeben.<br />
Introduction<br />
For a large number of low-alloy steels, but especially for<br />
high-alloy steels, nickel-base alloys and cobalt-base alloys,<br />
colour etchants provide a wealth of additional information<br />
compared to the usual black and white etchings. With<br />
today’s possibilities of metallographic preparation, they are<br />
just as easy to use and usually allow a much more comprehensive<br />
assessment of the microstructure, since many<br />
of the many subtleties of the microstructure formation can<br />
often only be made visible with their help.<br />
Unfortunately, colour etching still has the reputation of producing<br />
many beautiful colourful images, but most users<br />
can’t do anything with them. We hope and wish that this<br />
book will contribute to a safe and reproducible evaluation<br />
of the different structures.<br />
And – what is very important – you have to get involved<br />
with the possibilities of the colour etching technique. And<br />
the more practice you have, the more certain a statement<br />
you can make.<br />
General hints on colour etching by immersion, and also<br />
data regarding the technique for obtaining metallographs<br />
are given in Part 1 “Klemm colour etching”.<br />
All metallographic sections are reproduced 0.8 times.<br />
In the metallographic preparation of many materials, one<br />
now has the choice between different colour etching solutions.<br />
Ultimately, everyone must decide for himself which<br />
etchant is the most suitable for his needs.<br />
1
1 Schliffherstellung zu den einzelnen Ätzmitteln<br />
1.1 Farbätzmittel nach Beraha und ihre Abwandlungen<br />
Zu B I:<br />
Martensite<br />
Martensitische Schliffe aus unlegierten oder niedriglegierten<br />
Stählen erfordern keine besondere Schliffherstellung<br />
(siehe hierzu Teil I, 2.1).<br />
Ferritische Chromstähle und Manganhartstahl<br />
Die härtbaren Chromstähle und Manganhartstahl werden<br />
ebenfalls wie üblich vorbereitet (siehe hierzu Teil 1, 2.1).<br />
Umwandlungsfreie Chromstähle sind nach Schleifen und<br />
Vorpolieren mit 6-µm-Diamantpaste oder -Spray noch<br />
gut auf einem Baumwolltuch mit 3-µm-Diamantpaste und<br />
ei nem öligen Lösungsmittel zu polieren. Anschließend<br />
sollte eine Politur auf Lederersatztuch mit aufgeschlämmter<br />
Tonerde Nr. 3 und Seifenzusatz folgen. Sehr gut bewährt<br />
hat sich nach dem Diamantpolieren auch eine Politur auf<br />
dem Lederersatztuch oder einem kurzflorigen, säurebeständigen<br />
Samttuch mit Oxidpoliersuspension mit etwas<br />
neutraler Seife.<br />
Stahl mit Messinglot<br />
Schliffvorbereitung wie Kupfer und Kupferlegierungen<br />
(siehe Teil I, 2.2).<br />
Zu B II:<br />
Da in hochlegierten Stählen der Austenit leicht verformbar<br />
ist, darf man beim Nassschleifen (bis Körnung 800 oder<br />
1200) keinen hohen Druck aufwenden.<br />
Vorpoliert wird auf einem Nylon- oder Kunststofftuch<br />
(Pellon) mit 6-µm-Diamantpaste oder -Spray und einem<br />
alkoholischen Lösungsmittel, anschließend auf einem<br />
Baumwolltuch mit 3-µm-Diamantpaste und einem öligen<br />
Lö sungsmittel.<br />
Für eine schnelle Untersuchung reicht diese Vorbereitung<br />
aus. Sollen jedoch Gefügeaufnahmen angefertigt werden,<br />
so empfiehlt sich ein Feinpolieren mit Tonerde Nr. 3 und<br />
Seifenzusatz oder dem Oxidpoliersuspension ohne Zusatz<br />
auf Lederersatztuch oder durch ein kurzfloriges, chemisch<br />
beständiges Samttuch.<br />
Eine sehr gute Schliffqualität erhält man im Anschluss an<br />
das Diamantpolieren durch ein elektrolytisches Schockpolieren<br />
von ungefähr 3 s bei etwa 5 A (bei 1 cm 3 ).<br />
Zu B III, B III 1 und B III 2:<br />
Schleifen auf Nassschleifpapier mit geringem Druck bis<br />
Körnung 800 oder 1200.<br />
Anschließend wird auf Pellontuch mit 6-µm-Diamantpaste<br />
oder -Spray und einem alkoholischen Lösungsmittel,<br />
danach auf Baumwolltuch mit 3-µm-Diamantpaste und<br />
einem öligen Lösungsmittel vorpoliert. Falls vom Schliff<br />
her möglich (ausgenommen sind beispielsweise Schliffe<br />
mit Rissen), empfiehlt sich als beste Schliffvorbereitung<br />
das elektrolyti sche Schockpolieren (ungefähr 3 s mit etwa<br />
5 A bei 1 cm 3 ). Anschließend kann sofort geätzt werden.<br />
Andernfalls hat sich ein Feinpolieren auf dem kurzflorigen,<br />
chemisch beständigen Samttuch mit 10%iger wässriger<br />
Oxidpoliersuspension bewährt. Dabei tritt jedoch leichte<br />
Reliefbildung ein, die im Allgemeinen nicht stört. Soll<br />
das aber vermieden werden, verwendet man besser das<br />
Lederersatztuch und eine 10%ige wässrige Oxidpoliersuspension<br />
mit einem Zusatz von flüssiger neutraler Sei fe.<br />
Nach dem Abspülen unter Wasser und Entfetten der Schliffe<br />
mit Alkohol (evtl. ultraschallen) sofort nassätzen (siehe<br />
Teil I, 1.5 c).<br />
1.2 Farbätzmittel nach Lichtenegger und Bloech und ihre Abwandlungen<br />
Die Schliffherstellung entspricht der für die Farbätzungen<br />
B II. Sehr gute Ätzergebnisse ergibt das elektrolytische<br />
Schockpolieren.<br />
2
1 Preparation of specimens for the individual etchants<br />
1.1 Beraha colour etchants and their variants<br />
B I:<br />
Martensite<br />
Martensitic specimens of non-alloy or low-alloy steels<br />
require no special polishing preparation (see part I, 2.1 in<br />
this connection).<br />
Ferritic chromium steels and high-manganese steel<br />
Th hardenable chromium steels and high-manganese steel<br />
are also prepared in the usual way (see part I, 2.1 in this<br />
connection).<br />
Non-hardenable chromium steels, after grinding and<br />
rough-polishing with 6 µm diamond paste or spray, must<br />
be polished well, using 3 µm diamond paste or spray on a<br />
cotton cloth and an oily solvent.<br />
A final polishing should be given using Tonerde (alumina)<br />
No. 3 and soap additive applied with an imitation chamois<br />
leather cloth.<br />
After diamond polishing, a polish on the leather replacement<br />
cloth or a short-pile, acid-resistant velvet cloth with<br />
oxide polishing suspension with a little neutral soap has<br />
also proved very effective.<br />
Steel and copper-zinc brazing alloy<br />
Specimen preparation as for copper and copper alloys (see<br />
part I, 2.2).<br />
B II:<br />
Since the austenite in high-alloy steels can be easily<br />
deformed, not heavy pressure must not be used in wet<br />
grinding (up to grit-sizer 800 or 1200).<br />
Coarse-polishing is carried out using a nylon or plastics<br />
cloth (Pellon) with 6 µm diamond paste or spray and an<br />
alcoholic solvent, then with a cotton cloth, using 3 µm diamond<br />
paste and an oily solvent.<br />
This preparation is adequate for a rapid examination. If,<br />
however, metallographic sections have to be prepared,<br />
fine polishing with Tonerde No. 3 and soap additive, or the<br />
polishing product oxide polishing suspension without addition,<br />
applied with an imitation chamois leather or a shortpile,<br />
acid-resistant velvet cloth is recom mended.<br />
A very good specimen quality is obtained, following diamond<br />
polishing, by means of electrolytic shock polishing<br />
for approximately 3 s, at about 5 A (per cm3).<br />
B Ill, B Ill 1 and B III 2:<br />
Grinding with wet abrasive paper, using little pressure, and<br />
a grit-size of up to 800 or 1200.<br />
Coarse polishing is then carried out with the Pellon cloth,<br />
using 6 µm diamond paste or spray and an alcoholic solvent,<br />
followed by 3 µm diamond paste and an oily solvent<br />
applied to a cotton cloth. If the specimen allows (except,<br />
for example, in the case of specimens containing cracks),<br />
electrolytic shock polishing (approximately 3 s with about<br />
5 A per cm3) is recommended as the best method of specimen<br />
preparation. lt can then be etched immediately. Otherwise,<br />
fine-polishing using the short-pile, acid-resistant velvet<br />
cloth with a 10% aqueous oxide polishing suspension<br />
has proved effective. In this case, a slight relief formation<br />
occurs which usually presents no difficulty. If, however, this<br />
must be avoided, it is preferable to use the imitation chamois<br />
lea ther cloth and a 10% aqueous oxide polishing suspension,<br />
with addition of a neutral, liquid soap.<br />
After rinsing the specimen under the tap, and degreasing it<br />
with alcohol (possibly by the ultrasonic process) wet-etch<br />
immediately (see part I, 1.5 c).<br />
1.2 Lichtenegger and Bloech colour etchants and their variants<br />
The preparation of the specimen is the same as for the B II<br />
colour etchants. Electrolytic shock polishing produces very<br />
good etch results.<br />
3
2 Farbätzmittel nach Beraha<br />
2.1 Allgemeine Angaben<br />
Für die Farbätzmittel nach Beraha benötigt man unterschiedlich<br />
zusammengesetzte Stammlösungen aus<br />
demineralisiertem Wasser, Salzsäure und Ammoniumhydrogendifluorid.<br />
Es empfiehlt sich, jeweils eine größere<br />
Menge (etwa 1000 ml) auf Vorrat anzusetzen, da die Ätzmittel<br />
nach Zusatz von Kaliumdisulfit nur etwa 1 bis 2 Tage<br />
haltbar sind. Wegen ihres Ge haltes an Flusssäure (gebildet<br />
durch Lösen von Ammoniumhydrogendifluorid) ist es ratsam,<br />
die Stammlösungen in Kunststoffflaschen aufzubewahren.<br />
Dementsprechend sollte man auch die Ätzmittel<br />
stets in Kunststoffschalen ansetzen.<br />
Durch Variieren des Kaliumdisulfitzusatzes zum fertigen<br />
Ätzmittel können diese Ätzungen modifiziert werden. So<br />
lässt zum Beispiel ein geringerer Zusatz an Kaliumdisulfit<br />
die Ätzmittel aggressiver werden. Dies bedeutet, dass der<br />
Zusatz an Kaliumdisulfit verringert werden sollte, wenn die<br />
übliche Menge keinen Ätzangriff mehr bewirkt.<br />
Die Ätzzeiten sind im Allgemeinen sehr kurz.<br />
Um eine Beeinflussung des Ätzhäutchens auf der Schliffoberfläche<br />
durch die Tiegelzange zu vermeiden, empfiehlt<br />
es sich, die beiden Zangenenden mit je einem etwa 5 cm<br />
langen Stück Kunststoffschlauch zu überziehen oder Zangen<br />
aus Reinnickel zu benutzen.<br />
2.2 Ansetzen der einzelnen Stammlösungen<br />
Stammlösung für Beraha I (nachfolgend als B I bezeichnet):<br />
24 g Ammoniumhydrogendifluorid,<br />
1000 ml demineralisiertes Wasser,<br />
200 ml konzentrierte Salzsäure.<br />
Stammlösung für Beraha III (nachfolgend als B III bezeichnet):<br />
50 g Ammoniumhydrogendifluorid,<br />
600 ml demineralisiertes Wasser,<br />
400 ml konzentrierte Salzsäure.<br />
Stammlösung für Beraha II (nachfolgend als B II bezeichnet):<br />
48 g Ammoniumhydrogendifluorid,<br />
800 ml demineralisiertes Wasser,<br />
400 ml konzentrierte Salzsäure.<br />
2.3 Farbätzmittel B I<br />
Unlegierte und niedriglegierte Stähle, Manganhartstahl<br />
Ätzmittel: 100 ml Stammlösung B I, 1 g Kaliumdisulfit.<br />
Ätzbedingungen: Sofort nach dem Polieren und ohne vorheriges<br />
Trocknen des Schliffs nassätzen. Die Ätzzeiten sind<br />
sehr kurz. Für Martensite betragen sie etwa 5 bis 10 s, für<br />
ferritische Chromstähle 15 bis 20 s. Nachätzen ist möglich.<br />
Nach dem Ätzen kann nur sehr kurz im Ultraschallbad<br />
gereinigt werden.<br />
Das Ätzmittel ist etwa 2 h haltbar, sollte aber, wenn es<br />
schon vorher trüb wird, neu angesetzt werden.<br />
Für alle Martensite ist dieses Ätzmittel sehr gut geeignet.<br />
Auch die „strukturlosen“ Martensite, wie sie in gehärteten,<br />
nichtrostenden Chromstählen vorkommen, werden gefärbt.<br />
Manganhartstähle lassen sich ebenfalls anätzen.<br />
Bei Verbindungen von Stahl, hergestellt mit Messinglot,<br />
wird der Stahl wie mit den üblichen Schwarz-Weiß-Ätzmitteln<br />
angegriffen, während sich im Schweißgut das<br />
β-Messing färbt, das α-Messing dagegen seine gelbe<br />
Eigenfarbe behält.<br />
4
2 Beraha colour etchants<br />
2.1 General details<br />
For the Beraha colour etchants, stock solutions of a different<br />
composition are required. These consist of demineralised<br />
water, hydrochloric acid and ammonium hydrogen<br />
difluoride. It is advisable to keep a fairly large amount<br />
(about 1,000 ml) in reserve since the etchant is only usable<br />
for about 1 to 2 days after addition of potassium bisulphite.<br />
Because of its hydrofluoric acid content (formed when<br />
ammonium hydrogen difluoride dissolves), it is advisable to<br />
store the stock solutions in plastic bottles. Consequently,<br />
the etchant should also always be used in plastic dishes.<br />
These etchants can be modified by varying the amount<br />
of potassium bisulphite added to the prepared etchant<br />
so that, for example, with a smaller addition of potassium<br />
bisulphite a more corrosive etchant can be produced. This<br />
means that the addition of potassium bisulphite should be<br />
reduced if the usual amount no longer causes etching.<br />
The etching times are generally very short.<br />
To avoid the affect caused by the tongs on the thin etched<br />
film on the surface of the specimen, it is advisable to<br />
cover the ends of the tongs with a piece of plastics tubing<br />
(approx. 5 cm long) or to use pure nickel tongs.<br />
2.2 Preparation of the individual stock solutions<br />
Stock solutions for Beraha I etchant (denoted in the next<br />
from on B I):<br />
24 g of ammonium hydrogen difluoride,<br />
1000 ml of demineralised water,<br />
200 ml of concentrated hydrochloric acid.<br />
Stock solutions for Beraha III etchant (denoted in the next<br />
from on B III):<br />
50 g of ammonium hydrogen difluoride,<br />
600 ml of demineralised water,<br />
400 ml of concentrated hydrochloric acid.<br />
Stock solutions for Beraha II etchant (denoted in the next<br />
from on B II):<br />
48 g of ammonium hydrogen difluoride,<br />
800 ml of demineralised water,<br />
400 ml of concentrated hydrochloric acid.<br />
2.3 Colour etchant B I<br />
Non-alloy and low-alloy steels, high-manganese steel<br />
Etchant: 100 ml of stock solution B I, 1 g of potassium<br />
bisulphite.<br />
Etching conditions: Wet etch, immediately after polishing,<br />
and without previously drying the specimen.<br />
The etching times are very short. For martensite, they are<br />
about 5 to 10 s, while for ferritic chromium steels they are<br />
15 to 20 s. Re-etching is possible.<br />
After etching, they can be cleaned, for only a short time, in<br />
an ultrasonic bath.<br />
The etchant is usable for about 2 h but should be prepared<br />
freshly if it has become turbid before the end of this time.<br />
This etchant is very suitable for all martensites. Even the<br />
so called “amorphous” martensites as found in hardened,<br />
stainless chromium steels, are coloured by it.<br />
High-manganese steels, similarly, can be etched.<br />
In the case of steel brazed with copper-zinc brazing alloy,<br />
the steel is attacked as by conventional black-and-white<br />
etchants, whereas in the brazing metal the β-brass is<br />
coloured while the α-brass retains its inherent yellow colour.<br />
5
2.3.1 Anwendungsbeispiele I<br />
Martensit mit Restaustenit<br />
In unlegierten und niedriglegierten Stählen wird der Martensit<br />
nach Ätzzeiten von etwa 5 s stark blau-braun gefärbt.<br />
Der Restaustenit bleibt weiß und ist daher sehr gut vom<br />
Martensit zu unterscheiden (Bilder 1 und 2).<br />
Martensit mit Bainit, Ferrit und Perlit<br />
In niedriglegiertem Stahlguss kann es durch Seigerung der<br />
Legierungselemente zur Anreicherung dieser in den zuletzt<br />
erstarrten Bereichen kommen.<br />
Solche Stellen weisen dann, je nach Konzentration der<br />
Legierungselemente und je nach Abkühlgeschwindigkeit,<br />
sehr unterschiedliche Gefüge auf.<br />
Die Bilder 3 und 4 zeigen solche Bereiche, in denen sich<br />
Martensit gebildet hat (vergleiche auch Teil I, Bilder 39<br />
und 40).<br />
Der Martensit wird nach Ätzen in B I (etwa 7 s) blau-braun<br />
gefärbt, während die übrigen Gefüge (Ferrit, Perlit, Bainit)<br />
ihr „normales“ Aussehen behalten, unter Umständen sogar<br />
noch kontrastreicher werden als nach dem Ätzen mit den<br />
üblichen Schwarz-Weiß-Ätzmitteln, wie beispielsweise mit<br />
der 2- bis 3%igen alkoholischen HNO 3<br />
.<br />
Beim Schweißen hochfester vergüteter Baustähle lässt<br />
sich ein gewisser Martensitanteil in der Wärmeeinflusszone<br />
nicht vermeiden.<br />
Um den „Härtesack“ (Abfall der Härte im durch die<br />
Schweißwärme normalgeglühten Bereich der Wärmeeinflusszone)<br />
nicht zu vergrößern, darf im allgemeinen nicht<br />
vorgewärmt werden.<br />
Schweißt man hochfeste Feinkornbaustähle oder ähnliche<br />
Stähle, so tritt daher in der Wärmeeinflusszone neben Bainit<br />
noch etwas Martensit auf, der mit den sonst üblichen<br />
Ätzungen nur schwer identifiziert werden kann.<br />
Nach Ätzen in BI, Ätzzeit etwa 7 s, färbt sich der Martensit<br />
blau (Bilder 5, 6 und 7). Bild 8 gibt dieselbe Gefügestelle<br />
wie Bild 7, nur in HNO 3<br />
geätzt, wieder.<br />
6
2.3.1 Examples of applications I<br />
Martensite containing residual austenite<br />
In non-alloy and low-alloy steels, the martensite, after etching<br />
times of about 5 s is coloured an intense bluish-brown.<br />
The residual austenite remains white, and is very easy to<br />
distinguish from the martensite (figures 1 and 2).<br />
Martensite containing bainite, ferrite and pearlite<br />
In low-alloy cast steel, enrichment of the alloying elements<br />
may occur, due to segregation, in the zones which solidify<br />
last.<br />
Such areas vary greatly in their structure, depending on the<br />
concentration if the alloying elements and on the cooling<br />
rate.<br />
Figures 3 and 4 show such areas in which martensite has<br />
formed (cf. also part I, figures 39 and 40).<br />
After etching in B I (for about 7 s) the martensite is coloured<br />
bluish-brown whereas the other structures (ferrite, pearlite,<br />
bainite) retain their “normal” appearance, and in some<br />
cases become even more contrasting than after etching<br />
with the conventional black-and-white etchants such as<br />
2 to 2% alcoholic HNO 3<br />
.<br />
In the welding of high-strength, hardened and tempered<br />
structural steels, a certain amount of martensite in the heat<br />
affected zone cannot be avoided.<br />
In order not to enlarge the “hardness trough” (drop in hardness<br />
in the vicinity of the heat affected zone normalized by<br />
the welding heat) no pre-heating may, in general, be carried<br />
out.<br />
If high-strength fine-grained structural steels or similar<br />
steels are welded, some martensite, in addition to the<br />
bainite, therefore, still occurs in the heat affected zone. The<br />
martensite can only be distinguished with difficulty with the<br />
other etchants normally used.<br />
After etching in B I for about 7 s, the martensite is coloured<br />
blue (figures 5, 6 and 7). Figure 8 depicts the same structure<br />
location as figure 7 except that HNO 3<br />
has been used<br />
for etching.<br />
7
1 500:1 2 500:1<br />
• Querschliff aus einer Einsatzhärtung an einem niedriglegierten<br />
Stahl, stark überhitzt.<br />
• Der Martensit wird blau-braun gefärbt, der Restaustenit<br />
bleibt weiß.<br />
• Transverse section through the case of a case-hardened<br />
low-alloy steel,greatly overheated.<br />
• The martensite is coloured blue to brown; the residual<br />
austenite remains white.<br />
• Querschliff aus einer Einsatzhärtung an einem niedriglegierten<br />
Stahl, leicht überhitzt.<br />
• Der Martensit wird blau-braun gefärbt, der Restaustenit<br />
bleibt weiß.<br />
• Es können noch sehr geringe Restaustenitanteile<br />
erkannt werden.<br />
• Transverse section through the case of a case-hardened<br />
low-alloy steel, slightly overheated.<br />
• The martensite is coloured bluish-brown; the residual<br />
austenite remains white.<br />
• Very small amounts of residual austenite can still be<br />
recognized.<br />
3 80:1 4 500:1<br />
• Niedriglegierter Stahlguss.<br />
• Durch Kornseigerungen haben sich interdendritisch Martensitinseln<br />
ausgebildet, die hellbraun-blau gefärbt werden.<br />
Das verbleibende Gefüge besteht aus Bainit, Ferrit und<br />
Perlit.<br />
• Ätzzeit: 7 s.<br />
• Low-alloy cast steel.<br />
• Due to microsegregations, interdendritic martensite<br />
islands have developed and are coloured a light brown<br />
to blue.<br />
• The remaining structure consists of bainite, ferrite and<br />
pearlite.<br />
• Etching time: 7 s.<br />
• Vergrößerter Ausschnitt aus Bild 3.<br />
• In den Martensitinseln (hellbraun-blau gefärbt) befinden<br />
sich noch kleine ungelöste Karbide. Im verbleibenden<br />
Gefüge bleibt der Ferrit weiß, der Bainit ist grau.<br />
• Enlarged detail from figure 3.<br />
• In the martensite islands (coloured light brown to blue)<br />
there are still small undissolved carbides. In the rest of<br />
the structure, the ferrite remains white and the bainite<br />
grey.<br />
8
5 80:1 6 500:1<br />
• Gefüge der Wärmeeinflusszone eines geschweißten<br />
S690Q.<br />
• Der Bainit (grau-braun, stellenweise im Bild weiß<br />
erscheinend) mit Martensit (blau gefärbt).<br />
• Ätzzeit: 7 s.<br />
• Structure of the heat affected zone in a welded S690Q<br />
steel.<br />
• Bainite (grey to brown, appearing white at places in the<br />
picture), with martensite (coloured blue).<br />
• Etching time: 7 s.<br />
• Vergrößerter Ausschnitt aus Bild 5.<br />
• Der Bainit ist grau-braun gefärbt, der Martensit färbt<br />
sich blau.<br />
• Das Zirkonnitrid bleibt gelb-weiß.<br />
• Enlarged detail from figure 5.<br />
• The bainite is coloured grey to brown, the martensite is<br />
coloured blue.<br />
• The zirconium nitride remains yellow to white.<br />
7 500:1 8 500:1<br />
• Gefüge aus einer Wärmeeinflusszone eines<br />
geschweißten S690Q.<br />
• Der Bainit ist braun, der Martensit wird blau gefärbt.<br />
• Das Zirkonnitrid verändert seine Eigenfarbe nicht.<br />
• Ätzzeit: 7 s.<br />
• Structure of the heat affected zone in a welded S690Q<br />
steel.<br />
• The bainite is brown; the martensite is coloured blue.<br />
• The zirconium nitride does not change its inherent colour.<br />
• Etching time: 7 s.<br />
• Dieselbe Gefügestelle wie in Bild 7, geätzt mit 1%iger<br />
alkoholischer HNO 3<br />
.<br />
• Martensit und Bainit werden braun gefärbt und sind nur<br />
schwer zu unterscheiden.<br />
• The same structure location as in figure 7, etched with<br />
1 % alcoholic HNO 3<br />
.<br />
• The martensite and bainite are coloured brown, and can<br />
only be differentiated with difficulty.<br />
9
2.3.2 Schweißverbindungen zwischen austenitischen Chrom-Nickel-Stählen<br />
und unlegierten oder niedriglegierten Stählen<br />
In diesen „Schwarz-Weiß-Verbindungen“ kommt es beim<br />
Schweißen in der Schweißnaht durch Aufmischung zur<br />
Martensitbildung.<br />
Wird, wie es richtig ist, mit einem überlegierten austenitischen<br />
Chrom-Nickel-Schweißzusatzwerkstoff geschweißt,<br />
so ist meist nur im Übergang zum unlegierten Stahl ein<br />
martensitischer Saum zu erkennen (Bilder 9 und 10).<br />
Durch ungünstige Aufmischung können sich aber stärkere<br />
Martensitinseln im Schweißgut ausbilden, die eine verhältnismäßig<br />
hohe Härte aufweisen (Bild 11).<br />
Schweißt man dagegen mit einem unlegierten Schweißzusatzwerkstoff,<br />
so ist fast das gesamte Schweißgut martensitisch,<br />
und es muss mit Härterissen gerechnet werden<br />
(Bild 12).<br />
Mit den üblichen Ätzmitteln werden diese Martensite nicht<br />
angegriffen. Dagegen färben sie sich mit dem Farbätzmittel<br />
B I blau-braun.<br />
Manganhartstahl<br />
Nicht nur mit dem Farbätzmittel Klemm I können diese<br />
Stähle angeätzt werden (vergleiche Teil I, Bilder 50 bis 52),<br />
sie werden auch sehr schnell mit dem Farbätzmittel B I<br />
gefärbt (Bilder 13 und 14).<br />
Verformungsmartensit in austenitischen Stählen<br />
Werden austenitische Chrom-Nickel-Stähle stark kaltverformt,<br />
so kommt es zur Bildung von Verformungsmartensit.<br />
Mit dem üblichen Ätzmittel für austenitische Chrom-Nickel-<br />
Stähle (Chrom-Nickel-Stahl-Beize) werden solche martensitischen<br />
Bereiche herausgeätzt, während das Farbätzmittel<br />
B I sie blau färbt (Bild 15).<br />
Ferritischer Chromstahl<br />
Alle umwandlungsfähigen und nicht umwandlungsfähigen<br />
Chromstähle lassen sich mit dem Farbätzmittel B I anätzen.<br />
Bild 16 zeigt das Gefüge eines X10CrS14 nach einer<br />
Wärmebehandlung. Während der nichtumgewandelte<br />
δ-Ferrit weiß bleibt, wird der Martensit blau-braun gefärbt.<br />
Ebenfalls nicht angegriffen werden die Mangansulfideinschlüsse,<br />
die ihre graue Eigenfarbe behalten.<br />
Strukturloser Martensit<br />
Strukturlose Martensite, wie sie in gehärteten nichtrostenden<br />
Messerstählen auftreten, werden normalerweise<br />
nicht angegriffen (Bild 17), von dem Farbätzmittel<br />
B I jedoch blau-braun gefärbt (Bild 18). Da die ungelösten<br />
Chromkarbide weiß bleiben, sind sie in der gefärbten Matrix<br />
gut zu erkennen.<br />
Es lassen sich mit Hilfe der Farbätzung auch sehr gut Aussagen<br />
darüber machen, ob ein solcher Stahl bei zu niedrigen<br />
oder zu hohen Temperaturen gehärtet wurde (Bilder<br />
19a, b und c).<br />
Die Bilder 20 und 21 zeigen eine Bolzenschweißung eines<br />
X10Cr17 auf unlegierten Stahl. Im Schweißgut kommt es<br />
durch Aufmischung zur Martensitbildung, die in Bild 20<br />
(Schliff mit V2A-Beize geätzt) nicht zu erkennen ist. Auch<br />
die Chromkarbide in Grundwerkstoff und Schweißgut sind<br />
nur schlecht sichtbar.<br />
Sehr gut erkennen lassen sich dagegen alle Gefügebestandteile<br />
nach Ätzen in B I (Bild 21). Auch die belegten<br />
Korngrenzen in der Wärmeeinflusszone zum ferritischen<br />
Chromstahl hin (beginnende 475°-Versprödung) sind durch<br />
verstärkten Ätzangriff deutlich sichtbar. Der unlegierte Stahl<br />
wird wie bei einer Schwarz-Weiß-Ätzung angegriffen.<br />
10
2.3.2 Welds between austenitic chromium-nickel steels and non-alloy<br />
or low-alloy steels<br />
In these “black-and-white” welds, martensite is produced<br />
in the weld, on welding, due to dilution.<br />
If – as is correct – welding is carried out with an overalloyed<br />
austenitic chromium-nickel filler metal, a martensitic margin<br />
can usually to be detected only at the transition to the<br />
non-alloy steel (figures 9 and 10). Due to improper dilution,<br />
however, fairly pronounced martensite islands which are<br />
relatively hard may be formed in the weld metal (figure 11).<br />
On the other hand, if a non-alloy filler metal is used in welding,<br />
almost all of the weld metal is martensitic, and hardening<br />
cracks must be expected (figure 12).<br />
These martensites are not attacked by conventional<br />
etchants. On the other hand, with etchant B I, they are<br />
coloured blue to brown.<br />
High-manganese steel<br />
Not only can these steels be etched with Klemm I colour<br />
etchant (cf. Part I, figures 50-52) they are also coloured very<br />
quickly with colour etchant B I (figures 13 and 14).<br />
Strain-induced martensite in austenitic steels<br />
If austenitic chromium-nickel steels are severely coldworked,<br />
strain-induced martensite results. Using conventional<br />
etchants for austenitic chromium-nickel steels (chromium-nickel<br />
steel etchants) such martensitic areas are<br />
etched out, whereas colour etchant B I colours them blue<br />
(figure 15).<br />
Figure 16 shows the structure of a X10CrS14 steel after<br />
heat treatment. Whereas the transformed δ-ferrite remains<br />
white, the martensite is coloured blue to brown. The manganese<br />
sulphide inclusions, likewise, are not attacked –<br />
they retain their inherent grey colour.<br />
Amorphous martensite<br />
Amorphous martensites, as occur in hardened stainless<br />
knife steels, are normally not attacked (figure 17), but are<br />
coloured blue to green by colour etchant B I (figure 18).<br />
Since the undissolved chromium carbides remain white,<br />
they can easily be recognized in the coloured matrix.<br />
With the aid of colour etching, reliable decisions can be<br />
made as to whether such a steel has been hardened at too<br />
Low or too high a temperature (figures 19a, b and c).<br />
Figures 20 and 21 show a weld between a X10Cr17 stud<br />
and non-alloy steel. Due to dilution, martensite is produced<br />
in the weld metal. This cannot be detected in figure 20<br />
(specimen etched with V2A etchant). The chromium carbides<br />
also, in the base metal and the weld metal, can only<br />
be seen with difficulty.<br />
On the other hand, all the structural components can be<br />
easily recognized after etching in B I (figure 21). The coated<br />
grain boundaries in the heat affected zone towards the<br />
ferritic chromium steel (incipient 475° embrittlement) are<br />
clearly visible due to concentraded etching attack. The<br />
non-alloy steel is attacked as in a black-and-white etching.<br />
Ferritic chromium steel<br />
All hardenable and non-hardenable chromium steels can<br />
be slightly etched with colour etchant B I.<br />
11
9 150:1 10 500:1<br />
• S235, geschweißt mit austenitischem Chrom-Nickel-<br />
Stahl. Schweißzusatzwerkstoff: überlegierter austenitischer<br />
Chrom-Nickel-Stahl.<br />
• Ausschnitt aus dem Übergang. Zum S235 schmaler<br />
Martensitsaum (blau).<br />
• Ätzzeit: etwa 15 s.<br />
• S235, welded to austenitic chromium-nickel steel. Filler<br />
metal: overalloyed austenitic chromium-nickel steel.<br />
• Detail from the transition. Narrow fringe of martensite<br />
(blue) next to the S235.<br />
• Etching time: about 15 s.<br />
• S235, mit austenitischem Chrom-Nickel-Stahl<br />
geschweißt. Schweißzusatzwerkstoff: austenitischer<br />
Chrom-Nickel-Stahl.<br />
• Durch stärkere Aufmischung breiter martensitischer<br />
Saum am S235 (blau-braun gefärbt).<br />
• Ätzzeit: etwa 15 s.<br />
• S235, welded to austenitic chromium-nickel steel. Filler<br />
metal: austenitic chromium-nickel steel.<br />
• Wide martensitic fringe next to the S235 due to greater<br />
dilution (coloured blue to brown).<br />
• Etching time: about 15 s.<br />
11 500:1 12 500:1<br />
• S235, mit austenitischem Chrom-Nickel-Stahl<br />
geschweißt. Schweißzusatzwerkstoff: austenitischer<br />
Chrom-Nickel-Stahl.<br />
• Im Schweißgut haben sich infolge stärkerer Aufmischung<br />
Martensitinseln gebildet (blau-grün gefärbt).<br />
• Ätzzeit: 15 s.<br />
• S235, welded to austenitic chromium-nickel steel. Filler<br />
metal: austenitic chromium-nickel steel.<br />
• Martensite islands (coloured blue io green) have formed<br />
in the weld metal due to greater dilution.<br />
• Etching time: 15 s.<br />
• S235, mit austenitischem Chrom-Nickel-Stahl<br />
geschweißt. Schweißzusatzwerkstoff: unlegierter Stahl.<br />
• Im Schweißgut hat sich Martensit (blau-braun) mit Härterissen<br />
gebildet.<br />
• Der Austenit (unten) wird nur schwach angegriffen.<br />
• Ätzzeit: 15 s.<br />
• S235, welded to austenitic chromium-nickel steel. Filler<br />
metal: non-alloy steel.<br />
• Martensite (blue to brown) containing hardening cracks<br />
has formed in the weld metal. The austenite (below) is<br />
only slightly attacked.<br />
• Etching time: 15 s.<br />
12
13 80:1 14 150:1<br />
• Gegossener Manganhartstahl, mit Schweißzusatzwerkstoff<br />
aus austenitischem Chrom-Nickel-Stahl<br />
geschweißt.<br />
• Je nach ihrer Orientierung zur Schliffoberfläche werden<br />
die Austenitkristallite blau-braun gefärbt.<br />
• In der Wärmeeinflusszone tritt Vermischung mit dem<br />
austenitischen Schweißgut auf.<br />
• Ätzzeit: etwa 10 s.<br />
• Cast high-manganese steel, welded with filler metal of<br />
austenitic chromium-nickel steel.<br />
• The austenite crystallites are coloured blue to brown<br />
depending on their orientation to the surface of the<br />
specimen. Dilution with the austenitic weld metal occurs<br />
in the heat affected zone.<br />
• Etching time: about 10 s.<br />
• Gegossener Manganhartstahl.<br />
• In den abhängig von ihrer Orientierung unterschiedlich<br />
gefärbten Austenitkristalliten ist die dendritische Gussstruktur<br />
leicht zu erkennen.<br />
• Der Zementit bleibt weiß.<br />
• Ätzzeit: etwa 10 s.<br />
• Cast high-manganese steel.<br />
• The dendritic cast structure can be casily seen in the<br />
austenite crystallites, which vary in colour depending<br />
on their orientation.<br />
• The cementite has remained white.<br />
• Etching time: about 10 s.<br />
15 500:1 16 500:1<br />
• Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl, stark kaltverformt.<br />
• Der Verformungsmartensit wird blau gefärbt.<br />
• Ätzzeit: etwa 10 s.<br />
• Austenitic chromium-nickel steel, severely cold-worked.<br />
• The strain-induced martensite is coloured blue.<br />
• Etching time: about 10 s.<br />
• Ferritischer Chromstahl X10CrS14, wärmebehandelt.<br />
• Der Martensit (nadelig) ist blau-grün gefärbt, nichtumgewandelter<br />
δ-Ferrit bleibt weiß.<br />
• MnS werden nicht angegriffen und liegen in ihrer hellgrauen<br />
Eigenfarbe vor.<br />
• Ätzzeit: etwa 10 s.<br />
• Ferritic chromium steel X10CrS14, heat-treated.<br />
• The martensite (acicular) is coloured blue to green; the<br />
untransformed δ-ferrite remains white.<br />
• Manganese sulphides are not attacked and are present<br />
in their inherent light-grey colour.<br />
• Etching time: about 10 s.<br />
13