Metallografie

Het ideale kristal

Met behulp van metallografie wordt de structuur van metalen materialen zichtbaar gemaakt, zodat deze kan worden beoordeeld. In principe wordt er onderscheid gemaakt tussen macroscopische, lichtmicroscopische en elektronenmicroscopische methoden, die na de juiste monstervoorbereiding (slijpen, reinigen, etsen, eventueel inbedden en polijsten) worden toegepast.

Drie methoden om de structuur van metalen materialen zichtbaar te maken

Macroscopisch

Bij macroscopische observatie met vergrotingen van 1:10 tot 1:60 zijn grotere verstoringen zoals holtes, scheuren, segregaties en poriën te zien. Voor ons als ijzergieters zijn dergelijke verstoringen echter al te zien bij een louter visuele controle van zowel het oppervlak als een overeenkomstige doorsnede, of vallen ze ook op bij niet-destructieve materiaaltests.

Lichtmicroscopisch

De metallografie maakt gebruik van microscopisch onderzoek (vergrotingsschaal max. 1:1000) om uitspraken te doen over de structuur (rangschikking van de kristallen ten opzichte van elkaar), hun omvang en verdeling, evenals hun oriëntatie en structuur. Bij Brechmann-gietwerk wordt – naast een algemene beoordeling aan de hand van vergelijkingsfoto’s – met name gekeken naar het type grafietvorming (lamellair of bolvormig) als kenmerk voor gietijzer met lamellair grafiet (grijs gietijzer) of bolvormig grafiet (nodulair gietijzer) en bij nodulair gietijzer de gelijkmatige verdeling van de sferolieten, hun grootte en eventueel het type en de vorm van bepaalde uitscheidingen beoordeeld om ofwel de onderzochte productiebatch vrij te geven of – wat minder graag gezien wordt – alle onderdelen van een batch te blokkeren en eventueel een individuele controle van de onderdelen uit te voeren. Belangrijk hierbij is – naast een foutloze metallografie – met name de voorafgaande monsterneming op de gietlijn. Het voor onderzoek bestemde monster moet altijd uit de laatste vorm van een gietpartij worden genomen. Door het “badkuipeffect” van de sphärolithenvorming heeft deze laatste kist het “slechtste ijzer” – alle eerder gegoten onderdelen vertonen betere materiaalwaarden/structuren. Als de laatste kist dus in orde is, zijn alle eerder gegoten onderdelen hoogstwaarschijnlijk ook metallurgisch in orde.

Elektronenmicroscopisch

Met behulp van elektronenmicroscopie (schaal 1:100.000) kunnen fijnere details van een structuur, zoals uitscheidingen, verplaatsingen en stapelfouten, zichtbaar worden gemaakt. De tot nu toe fijnste beelden worden geleverd door transmissie-elektronenmicroscopie bij monsterdiktes van 10 tot 100 nanometer, die op een schaal van 1:100.000 elke afwijking van het ideale monokristal documenteert. Omgekeerd betekent deze rangorde van nauwkeurigheid echter ook dat bij industrieel geproduceerd gietijzer altijd roosterverstoringen of iets dergelijks kunnen worden aangetoond – en dus fouten. Wie dus een technische tekening voorziet van de vermelding “ruw gietstuk foutloos” of “gietstuk zonder holtes”, zonder informatie te geven over de testmethode en de maximaal toegestane afwijkingen van de ideale toestand ( ) (wat helaas vaak voorkomt bij beginnende professionals), laat daarmee bepaalde technische tekortkomingen zien. Als je maar goed genoeg zoekt, vind je altijd wel iets… Vooral Scandinavische autofabrikanten hebben voor deze verbanden zeer gedetailleerde fabrieksnormen opgesteld, die de mogelijkheid bieden om, aangepast aan de belasting, bepaalde criteria toe te passen op bepaalde delen van onderdelen en zelfs toegestane randlaagafwijkingen in verschillende diktes te definiëren, afhankelijk van de gietpositie van het onderdeel.