Neue Möglichkeiten der objektiven Graphitklassifizierung in Gusseisen durch Nano-Tomographie und internetbasierte Online-Verfahren

Abstract

Gusseisen spielt eine wichtige Rolle als Konstruktionswerkstoff auch bei Hochleistungsanwendungen,wenn man in der Lage ist, die Ausbildung der Graphitmorphologie zu beherrschen. Dabei unterscheidet man nach DIN EN ISO 945 sechs Typen von Graphitausbildungen die in Gusseisen vorkommen. Diese unterscheiden sich nicht nur in der Form und Anordnung der jeweiligen Graphiteinlagerungen voneinander, sie differieren auch grundlegend bezüglich ihrer mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Da die traditionelle Begutachtung der Graphitmorphologie nach Richtreihenbildern nur qualitativ ist und einen breiten subjektiven Interpretationsspielraum zulässt, erfordern Entwicklung und Einsatz von "maßgeschneiderten" Gefügen im Gusseisen auch objektive und quantifizierbare automatische Klassifikationsverfahren. Eine 2D-Formanalyse der Graphiteinschlüsse über die konventionellen Verfahren der quantitativen Gefügeanalyse ermöglicht die Auswahl der gefügecharakteristischen Parameter für die reproduzierbare Graphitklassifizierung. Mit Hilfe von 3D-Untersuchungen der realen Graphitmorphologie mittels FIB-Nanotomographie und der Simulation möglicher 2D-Schnitte konnten erstmals die objektiven Grenzen der bildanalytischen 2D-Klassifizierung beurteilt werden. Auf dieser Basis konnten auch diejenigen bildanalytischen Messgrößen ermittelt werden, die eine Klassifizierung der Graphitmorphologie optimieren können. Auf dieser Basis wurde ein internetbasiertes Klassifizierungsverfahren entwickelt (www.materialography.net), das mit Hilfe des Stützvektorverfahrens diese Vielzahl bildanalytischer Messgrößen gleichzeitig in die Klassifizierung einbezieht und eine nachprüfbar hohe Klassifikationsgüte der komplexen Graphitteilchen in Gusseisen durch Angabe der Wahrscheinlichkeiten für die jeweilige Zuordnung gewährleistet.