14. Elektronenmikroskopische Fraktographie - Möser, Martin

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a) b)
Abb. 14.13 Spröde Phasen
a) Sigma-Phase in CrNiMo-Stahl durch Aufbrechen freigelegt; b) aufgekohlter Schleuderguss
(35% Ni, 25% Cr): Der Bruch hat sich ausschließlich an der Carbidphase orientiert.
Mit der EDS konnte eine beträchtliche Erhöhung des Chromium- und Molybdängehaltes
gegenüber der Matrix nachgewiesen werden, wie es in [34] für die Sigma-Phase beschrieben
wird.
Während in diesem Fall die metallische Matrix zwischen den Phaseneinlagerungen noch für
eine gewisse Restduktilität sorgte, kann bei höheren Anteilen der spröden Phase die
Rissausbreitung allein von dieser bestimmt werden. Auf solche Erscheinungen trifft man bei den
meist mit 35% Nickel und 25% Chromium legierten Schleudergussrohren in Ethylenanlagen, die
bei Temperaturen von ca. 1150 o C betrieben werden und einer Aufkohlung durch das Prozessgas
unterliegen. Während dabei die metallische Matrix an Chromium verarmt, erhöht sich der
Carbidanteil stark. Das zeigt sich im Bruchbild deutlicher als im Schliff, weil der Riss fast
ausschließlich durch die karbidische Phase läuft und die metallische Matrix umgeht
(Abb. 14.13b). Zwangsläufig ist der Stahl in diesem Zustand bei Raumtemperatur sehr spröd.
Die elektronenmikroskopische Fraktographie hat sich besonders seit der Einführung des REM
zu einem Routineverfahren in der Werkstoffforschung entwickelt. Aus der Kenntnis des
mikroskopischen Bruchverhaltens können sich Hinweise für eine gezielte Werkstoffoptimierung
ergeben. Außerdem liefert eine Bruchflächenuntersuchung in gewissem Umfang Informationen
über die Werkstoffstruktur. Für die Schadensforschung bedeutet die rasterelektronenmikroskopische
Fraktographie einen Qualitätssprung, da die jeweilige Schadensdiagnose meist schneller
und sicherer gestellt werden kann, als das vorher der Fall war. Das grundsätzliche Verständnis für
Schädigungsprozesse hat sich wesentlich erweitert. Durch Kombination mit EDS und AES wird
der Aussagewert einer Bruchflächenuntersuchung zusätzlich erhöht.