在线联系我们
文章

钢–必须通过许多测试的全能

钢铁是真正的多面手。但是,每种应用都需要特定的钢种。没有钢铁,就不会有医疗和家庭用的奥林匹克运动场,风力发电厂,桥梁,摩天大楼,火车,飞机,汽车,剃须刀或刀具–至少不是我们今天所知道的质量和设计。位于德国韦茨拉尔的Buderus Edelstahl GmbH是世界上特种钢的顶级生产商之一。该公司自己的认可测试实验室保证了极高的质量标准-徕卡显微系统公司的体视显微镜和复合显微镜为实验室团队提供了支持。 Buderus Edelstahl测试实验室负责人HolgerWörner解释了质量控制规范以及光学显微镜和图像文件的作用。

s

主题 & 标签

沃纳先生,您认为在可预见的将来还有其他工业材料有可能取代钢铁吗?

当然不。如今,在一些特殊应用中,使用陶瓷材料或钛合金代替钢以减轻重量。但是它们比较昂贵,通常更容易破裂。相反,由于强度和机械性能的提高,或者由于合金的新变化所提供的用于较小横截面的潜力,钢正在征服新的应用领域。即使合金的微小变化也可能会显着改变最终产品的性能。每年,钢铁制造商都会针对特定要求开发无数种新型钢材。在可预见的将来,钢铁是不可替代的。

您的许多产品都是与安全相关的组件。这对您的质量控制意味着什么?

如果我们不遵守最高的质量标准,就不会跻身全球最佳公司之列。作为认可的测试实验室,我们必须满足严格的规范,因此能够保证结果的可靠性,客观性和准确性–无论我们是在生产过程中检查自己的产品还是检查损坏和书写,代表客户进行评估。质量控制从钢熔化的那一刻开始。

熔体的化学成分,即所谓的熔体,对于整个生产过程中的材料特性至关重要。只有非破坏性检查才能为工程师提供必要的信息,以评估组件的每个体积元素在使用时是否会承受所需的载荷。用超声波检查部件的内部,以检测是否有缺陷,然后对表面进行磁通或染料渗透测试,以检查是否有裂纹。在部件定义的测试位置对样品进行机械检查,纯度测试和显微镜下的结构分析,可得出有关产品性能的更多数据。当然,各个测试位置的样品类型和数量取决于组件。为了获得有关过程影响的更多信息,我们还在扫描电子显微镜中分析了特定样品。

重达70吨的发电机轴和涡轮轴是我们的opendie锻造厂生产的复杂的一次性零件。在漫长的制造过程中,对它们进行了严格的检查。如果直到最后都没有发现缺陷,我们不仅会赔钱,而且有失去我们在客户中的声誉的风险。我们的闭式模锻或轧机的大多数批量生产部件,例如车辆齿轮部件,也必须满足高质量规格。客户必须确保整个系列都是正常的。

质量测试非常耗时。对大型发电机轴进行超声波检查需要三到五天,具体取决于测试位置的数量。一切都必须记录在案–甚至必须记录临界尺寸下的结构效果。机械和微观测试通常需要一到两天。大部分时间都花在取样和准备检查上。最后,与客户定义的标准相关的所有测试结果都记录在证书中,该证书连同其组件一起提供给客户。

光学显微镜和图像分析在钢材质量控制中起什么作用?

高质量的光学显微镜和图像分析软件主要用于产品(无论是轧制还是锻造),对于这些产品,微观纯度至关重要。毕竟,作为公司名称一部分的德语单词“ Edelstahl”是指纯度,即微观夹杂物。另一项标准检查是检查我们在生产的不同阶段进行的微观结构。微观结构检查不仅可用于检测缺陷,而且可用于查找生产链中的原因。拉伸强度或韧性的偏差可以通过微观结构来识别。在锻造或轧制产品中出现缺陷的情况下,显微镜图像可以告诉我们缺陷产生的时间点。

...并进行损坏检查?

对于损坏检查,使用光学显微镜(有时还使用扫描电子显微镜)进行检查尤为重要。可以通过化学分析提供更多信息。当组件发生故障时,我们能够找出发生故障的原因。在大约95%的情况下,不是钢材本身就是有缺陷的。有时会错误使用它,或者由于工程错误(例如组件尺寸错误)而导致故障。

我们可以用光学显微镜追踪几乎所有事物。在检查骨折时,我们在初步目视检查后使用体视显微镜,这已经为专家带来了很多启示。体视显微镜通常显示骨折的起点。从断裂区域采集的样品的光学显微镜检查显示出断裂是否是例如由于不可接受的夹杂物引起的。为此,我们生产用于结构检查和纯度检查的显微切片,以便深入了解问题所在。如有必要,我们在扫描电子显微镜下进行额外的点分析。当然,该组件也总是要经过机械技术测试,以检查诸如拉伸强度和韧性之类的标准。

任何材料都可能由于其微观结构,负载或环境条件而导致疲劳失效。即使材料始终处于弹性范围内的循环载荷下(因此没有明显的永久变形迹象),亚显微细小的裂纹也可能最终通过成分中的夹杂物,晶界紊乱和不利取向的断裂而逐渐形成。可能会发展成临界尺寸的裂纹。随之而来的横截面减小将不再承受载荷,并且可能会突然发生强制破裂。这样的危险可能会在许多年内引起人们的注意。因此,必须定期对与安全相关的结构部件进行适当的维护和监控。

可再现的制备技术有多重要,您使用什么对比方法和放大倍数?

可重复的起始条件对于自动化纯度测试尤为重要。对于显微切片,我们将材料夹在样品架板上并研磨。然后根据标准参数对其进行精细研磨和抛光。正确准备的部分没有划痕或凹槽,也没有任何碎裂的迹象。

我们主要使用明场显微镜,在某些情况下会产生干涉对比。放大倍率从50倍到1,000倍不等。纯度测试以100倍或200倍进行,微观结构检查在50倍至1,000倍之间。

What about "再现显微镜",在哪种自动显微镜中可以通过软件控制,并且可以重现特定于应用程序的设置?

自动化显微镜系统主要是纯度测试的一项优势,我们会根据最新标准进行这项工作。在此必须重现所有设置。晶粒尺寸也可以自动测量,因此可重复测量,因为这是一个与热有关的变量。我们是齿轮钢的领先制造商,特别是风能工厂中的大型齿轮。这些大型齿轮必须承受巨大的动态载荷。因此,重要的是,在将材料交付给客户之前,我们应可重复检查晶粒大小并记录下来。

您是否还将显微组织检查用于新合金的选择性开发?

如果客户要生产的产品没有理想的钢种,那么我们自然要设计合适的钢种。改变与碳,铬或镍一起添加到熔体中的各种微量元素的量,是创造钢所需性能的关键。在热成型(例如锻造或轧制)和随后的热处理之后,对微结构的检查向我们展示了我们是否已达到目标目标或必须更改工艺参数。

开发新的钢种总是结合机械检查来确定工程师在应用和结构评估中的质量值。如果我们检测到组件的韧性差,我们将检查其微观结构和晶粒尺寸。我们以结构检查为基础,以更改相关的工艺参数以进行返工或新生产,然后检查所采取措施的有效性。微观结构是制造参数和性能之间的联系。

当我们分析微观结构(相,晶粒尺寸,纯度)时,我们可以朝着过去和未来的两个方向看。显微组织告诉我们钢是如何产生的。我们可以预测它可能具有的机械性能。

图像文档对您有多重要?

图像记录一直是金相学中必不可少的。许多客户喜欢拥有微观结构的图像文档,我们通常在检查投诉或损坏情况时提供此文档。图像文档对于我们的研发活动同样重要。例如,数据库系统可帮助我们归档各种钢类型的微结构状态,并在需要时快速检索它们。图像文档包括高倍放大的概述照片和代表照片,这些照片显示了整个组件的微观结构,并在可能的情况下显示了其均匀性。