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DIN EN 10247:2007-07
2
Nationales Vorwort
Für die Deutsche Fassung dieser Norm ist der Arbeitsausschuss NA 062-01-31 GA �Metallographische Prüfverfahren� verantwortlich.
Das für diese Norm zuständige Normungsgremium hatte in Abstimmung mit dem Unterausschuss �Metallographie� des Stahlinstituts VDEh im Zusammenhang mit der Veröffentlichung dieser Europäischen Norm die Frage über die Zurückziehung oder die weitere Gültigkeit von DIN 50602 zu klären.
Im Stadium der Vornorm und des Norm-Entwurfes konnten Erfahrungen gesammelt werden, die zeigen, dass die Umstellung in der Betrachtungsweise der Einschlüsse sowie benötigte (gerätespezifische) Umrüstung der Mikroskope und Entwicklung einer entsprechenden Software für Bildanalysesysteme eine zeitliche Verzögerung bei der Umsetzung der Norm in der Praxis erfordern. Aus diesen Gründen wurde beschlossen, dass DIN 50602 für eine Übergangszeit von 2 Jahren weiterhin gültig bleibt. Nach dem Ablauf der Übergangszeit wird DIN 50602 zurückgezogen.
Für die Anwendung sind insbesondere die Erläuterungen in Anhang V zu berücksichtigen.
Änderungen
Gegenüber DIN V ENV 10247:1998-06 wurde folgende Änderung vorgenommen:
a) Inhalt mit redaktionellen Änderungen als Norm übernommen.
Frühere Ausgaben
DIN V ENV 10247: 1998-06
EUROPÄISCHE NORM
EUROPEAN STANDARD
NORME EUROPÉENNE
EN 10247
April 2007
ICS 77.040.99 Ersatz für ENV 10247:1998
Deutsche Fassung
Metallographische Prüfung des Gehaltes nichtmetallischer Einschlüsse in Stählen mit Bildreihen
Micrographic examination of the non-metallic inclusion content of steels using standard pictures
Détermination micrographique de la teneur en inclusions non-métalliques des aciers à l'aide d'images-types
Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 13. Januar 2007 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denendieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum des CEN oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhältlich. Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich,Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Königreichund Zypern.
E U R O P Ä I S C H E S K O M I T E E F Ü R N O R M U N G
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
C O M I T É E U R O P É E N D E N O R M A L I S A T I O N
Management-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brüssel
© 2007 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.
Ref. Nr. EN 10247:2007 D
EN 10247:2007 (D)
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Inhalt Seite
Vorwort.................................................................................................................................................................5
Einleitung.............................................................................................................................................................6
1 Anwendungsbereich..............................................................................................................................7
2 Normative Verweisungen......................................................................................................................7
3 Grundlagen.............................................................................................................................................7
4 Begriffe....................................................................................................................................................8 4.1 Allgemeine Begriffe ...............................................................................................................................8 4.2 Abstand...................................................................................................................................................9 4.3 Parameter ...............................................................................................................................................9 4.4 Klassen .................................................................................................................................................10 4.5 Sonstiges..............................................................................................................................................10
5 Symbole und Benennungen ...............................................................................................................11
6 Probenahme .........................................................................................................................................12 6.1 Allgemeines..........................................................................................................................................12 6.2 Mindestumformgrad ............................................................................................................................12 6.3 Größe und Anordnung der Messfläche .............................................................................................13 6.4 Anzahl der Proben ...............................................................................................................................13 6.5 Probenvorbereitung.............................................................................................................................13
7 Prüfverfahren .......................................................................................................................................14 7.1 Vergrößerung .......................................................................................................................................14 7.2 Gesichtsfeld .........................................................................................................................................14 7.3 Festlegung der Richtreihenbilder ......................................................................................................14 7.3.1 Größe und Form...................................................................................................................................14 7.3.2 Parameter .............................................................................................................................................15 7.3.3 Anordnung der Bilder..........................................................................................................................15 7.4 Durchführung .......................................................................................................................................15 7.4.1 Allgemeines..........................................................................................................................................15 7.4.2 Mehrere Einschlüsse unterschiedlicher Größe in einem Gesichtsfeld..........................................15 7.4.3 Abrastern der Probe ............................................................................................................................16 7.4.4 Art der Auswertung .............................................................................................................................16 7.4.5 Auswertung unterschiedlicher Arten von Einschlüssen.................................................................16 7.4.6 Auswertung ohne besondere Vereinbarungen.................................................................................17 7.4.7 Aufzeichnung der Ergebnisse ............................................................................................................17
8 Arten der Auswertung .........................................................................................................................17 8.1 Ermittlung der größten Einschlüsse, Auswerteverfahren P............................................................17 8.1.1 Grundlage .............................................................................................................................................17 8.1.2 Auswertung von PL (größte Länge) ....................................................................................................17 8.1.3 Auswertung von Pd (größter Durchmesser) ......................................................................................18 8.1.4 Auswertung von Pa (größte Fläche) ...................................................................................................18 8.2 Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern, Verfahren M ......................18 8.2.1 Grundlage .............................................................................................................................................18 8.2.2 Auswertung von Mn (Auswertung für die Anzahl) ............................................................................18 8.2.3 Auswertung von ML (Auswertung für die Länge) .............................................................................18 8.2.4 Auswertung von Md (Auswertung für den Durchmesser) ................................................................18 8.2.5 Auswertung von Ma (Auswertung für die Fläche).............................................................................18 8.3 Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes: Auswerteverfahren K ............................................19 8.3.1 Grundlage .............................................................................................................................................19 8.3.2 Abrastern einer Probe für die Ermittlung des mittleren Einschlusses ..........................................19 8.3.3 Auswertung ..........................................................................................................................................20 8.3.4 Auswertung von Kn, KL für gestreckte sowie Kn, Kd für globulare Einschlüsse .............................20 8.3.5 Auswertung von Kn und Ka ..................................................................................................................20
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Seite
9 Prüfbericht............................................................................................................................................ 21
Anhang A (normativ) Art der Einschlüsse ..................................................................................................... 34
Anhang B (normativ) Standardparameter und Auswertearten für den Fall, dass keine anderen Vereinbarungen bestehen .................................................................................................................. 36
Anhang C (informativ) Beispiele für unterschiedliche Einschlussarten ..................................................... 37
Anhang D (informativ) Formfaktor................................................................................................................... 41
Anhang E (informativ) Beispiele für Vergrößerungen................................................................................... 42
Anhang F (informativ) Einzelheiten der Okulareinsätze ............................................................................... 44
Anhang G (normativ) Herstellung der Okulareinsätze.................................................................................. 45 G.1 Allgemeines.......................................................................................................................................... 45 G.2 Mikroskope mit normalem Gesichtsfeld ........................................................................................... 45 G.3 Großfeldmikroskope ........................................................................................................................... 47
Anhang H (normativ) Grundlagen für die Berechnung der Richtreihenbilder ........................................... 49
Anhang K (normativ) Regeln für die Klassierung.......................................................................................... 51 K.1 Definition von Klassen........................................................................................................................ 51 K.2 Klassierung der Länge........................................................................................................................ 51 K.3 Klassierung der Breite ........................................................................................................................ 51 K.4 Klassierung von Durchmessern ........................................................................................................ 51 K.5 Klassierung der Fläche ....................................................................................................................... 52
Anhang L (informativ) Vergleich von Einschlussarten in unterschiedlichen Normen .............................. 53
Anhang M (informativ) Ermittlung der größten Einschlüsse........................................................................ 54
Anhang N (informativ) Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern ................... 56 N.1 Allgemeines.......................................................................................................................................... 56 N.2 Auswertung von Mn ............................................................................................................................. 56 N.3 Auswertung von Mn, ML und Md .......................................................................................................... 56 N.4 Auswertung von Mn und Ma ................................................................................................................ 56
Anhang P (informativ) Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes ......................................................... 60 P.1 Allgemeines.......................................................................................................................................... 60 P.2 Auswertung von Kn, KL und Kd ............................................................................................................ 60 P.3 Auswertung von Kn und Ka.................................................................................................................. 60 P.4 Begrenzte Auswertebereiche ............................................................................................................. 61
Anhang Q (normativ) Berechnungsgrundlagen für die Auswertung .......................................................... 68 Q.1 Ermittlung der größten Einschlüsse ................................................................................................. 68 Q.2 Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern............................................. 68 Q.2.1 Berechnung von Mn ............................................................................................................................. 68 Q.2.2 Berechnung von ML ............................................................................................................................. 68 Q.2.3 Berechnung von Md ............................................................................................................................. 69 Q.2.4 Berechnung von Ma ............................................................................................................................. 69 Q.3 Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes .................................................................................. 69
Anhang R (normativ) Ermittlung der Genauigkeit und der Abrasterparameter für die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes ..................................................................................................... 71
Anhang S (informativ) Randfehlerkorrektur ................................................................................................... 74 S.1 Allgemeines.......................................................................................................................................... 74 S.2 Auswertung Messfeld für Messfeld ................................................................................................... 74
Anhang T (normativ) Berechnung von Mittelwerten der Parameter für eine Klasse ................................. 76
Anhang U (normativ) Mittelwerte der Parameter ........................................................................................... 77
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Anhang V (informativ) Anmerkungen der Arbeitsgruppe .............................................................................78 V.1 Allgemeines..........................................................................................................................................78 V.2 Länge.....................................................................................................................................................78 V.3 Breite .....................................................................................................................................................78 V.4 Anzahl ...................................................................................................................................................78 V.5 Auflösung .............................................................................................................................................78 V.6 Fläche....................................................................................................................................................79 V.7 Kennzeichnung von Einschlüssen ....................................................................................................79 V.8 Rundliche Teilchen ..............................................................................................................................80 V.9 Formfaktor ............................................................................................................................................80 V.10 Kombinierte Einschlüsse...................................................................................................................81 V.11 Messfeld...............................................................................................................................................81
Literaturhinweise ..............................................................................................................................................82
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Vorwort
Dieses Dokument (EN 10247:2007) wurde vom Technischen Komitee ECISS/TC 2 �Steel - Physical-chemical and non-destructive testing� erarbeitet, dessen Sekretariat vom AFNOR gehalten wird.
Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Oktober 2007, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis Oktober 2007 zurückgezogen werden.
Es wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berühren können. CEN [und/oder CENELEC] sind nicht dafür verantwortlich, einige oder alle diesbezüglichen Patentrechte zu identifizieren.
Dieses Dokument ersetzt ENV 10247:1998.
Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern.
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Einleitung
Dieses Dokument beschreibt Arbeitsweisen für die Kennzeichnung von Einschlüssen in Stahl auf Grund ihrer Morphologie unter Verwendung von Richtreihenbildern.
Die Auswerteverfahren beruhen auf physikalischen Grundlagen, sodass die Ergebnisse mit Messungen von Einschlüssen verglichen werden können.
Die Ergebnisse werden in physikalischen Einheiten angegeben: Länge in µm/mm2, Anzahl/mm2, Flächen in µm2/mm2. Gegenüber den bisher angewendeten Normen wird in dieser Norm die Schreibweise der Klassenbezeichnung mit der Länge (Zeilenindex) begonnen. Diese Ergebnisse können verglichen werden mit den Auswertungen in anderen Normen.
Die Messbedingungen, z. B. die Regeln für die Rasterung der Messfläche, sind so festgelegt, dass eine Optimierung zwischen der Vergrößerung und der Anzahl der auszuwertenden Messfelder gefunden wird. Die erreichte Genauigkeit ist bei manueller Auswertung und einer Messung unter Verwendung von bildanalytischen Methoden gleich.
Die Richtreihenbilder sind über mathematische Gleichungen ermittelt worden.
Die Ergebnisse und ihre Genauigkeit können unmittelbar aus den Auswertungen der einzelnen Messfelder abgeleitet werden.
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1 Anwendungsbereich
Diese Europäische Norm legt ein Verfahren zur mikroskopischen Kennzeichnung von nichtmetallischen Einschlüssen unter Verwendung von Richtreihenbildern fest.
Das Verfahren gilt nicht für Teilchen mit einer Länge kleiner als 3,0 µm oder einer Breite kleiner als 2,0 µm. Auf Grund einer Festlegung in einer Produktnorm oder durch Vereinbarung zwischen den Beteiligten können für spezielle Produkte Einschlüsse mit einer Breite kleiner als 2 µm ausschließlich entsprechend ihrer Länge bewertet werden. Gestreckte Einschlüsse mit einer Länge größer als 1 410 µm werden getrennt gezählt und liegen außerhalb der oberen Grenze des Anwendungsbereichs dieser Norm. Globulare Einschlüsse mit Durchmessern größer als 3,0 µm sind in der Auswertung enthalten.
Es wird vorausgesetzt, falls Teilchen gestreckt sind oder falls zeilenförmige Anordnungen von Teilchen auftreten, diese parallel zueinander liegen. Andere Anordnungen werden durch diese Norm nicht berücksichtigt. Die Norm gilt für Proben mit mikroskopischen Agglomerationen unter der Annahme einer makroskopisch regellosen Verteilung.
Aus den Ergebnissen der hier beschriebenen Verfahren kann eine Auswertung nach anderen Normen abgeleitet werden.
Diese Europäische Norm gilt nicht für Automatenstähle.
ANMERKUNG Das Grundprinzip der Norm erlaubt die Bestimmung des Gehaltes an nichtmetallischen Einschlüssen mit Bildanalysetechnik.
2 Normative Verweisungen
Das folgende zitierte Dokument ist für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen).
EN ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories (ISO/IEC 17025:2005)
3 Grundlagen
Das Verfahren besteht in einem Vergleich zwischen den in einem Blickfeld beobachteten Einschlüssen mit den Bildern einer Richtreihe. Die in dieser Europäischen Norm definierten Richtreihenbilder bauen auf der Form der Einschlüsse auf, für jede Form werden zusätzlich Länge, Breite und Fläche berücksichtigt. Dies gilt für die Spalten 1 bis 10, in Spalte 11 wird die Anzahl wiedergegeben.
Die der Norm zu Grunde liegende Geometrie der Einschlüsse ist eine Ellipse mit dem Kreis als Spezialfall der Ellipse (siehe Bild 1a). Einschlüsse mit einer Form entsprechend einem Rechteck oder Quadrat werden als Ellipse bzw. Kreis behandelt, da die jeweiligen Flächen sich im Rahmen der vorgeschlagenen Art der Auswertung nicht wesentlich unterscheiden.
Die Bilder sind in Zeilen und Spalten angeordnet. Die Länge ändert sich von Zeile zu Zeile, der Formfaktor ändert sich von Spalte zu Spalte. Mit der Norm werden grundsätzlich die Morphologie und die Anordnung von Einschlüssen bewertet. Es können keine Informationen über die Kristallstruktur und über die chemische Zusammensetzung der ausgewerteten Einschlüsse abgeleitet werden.
Die allgemeine Auswertepraxis erfordert üblicherweise eine Unterscheidung zwischen Einschlüssen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung. Die Definitionen der Arten kann in Produktnormen festgelegt werden. Sind derartige Normen nicht erarbeitet, muss die Kennzeichnung von Morphologien zwischen den Beteiligten vereinbart werden.
Um die Beschreibung zu erleichtern, ist in Anhang A, Bild A.1, ein Beschreibungsbaum angegeben.
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Die Bilder der Richtreihe stellen die oberen Grenzen von Klassen dar. Eine Länge Lx ist in Zeile q zu klassieren, wenn
Lq-1 < Lx ! Lq µm (1)
Die Breite wx ist in Spalte k zu klassieren, wenn
wk-1 < wx ! wk µm (2)
In Bild 5 erhalten die Bilder in der ersten Zeile am Kopf sowie die in der ersten Spalte an der linken Seite keine Nummer. Diese dick umrandeten Bilder mit Teilchen stellen die untere Grenze dar. Einschlüsse mit einer Länge kleiner als die der Einschlüsse in dieser Zeile oder einer Breite kleiner als die in der linken Spalte werden für die Klassierung außer Acht gelassen.
Einschlüsse, die als Spalte 6 und 11 klassiert werden, werden globular genannt.
Die ausgewählten Parameter sind Anzahl, Länge, Breite und Fläche. Die Ergebnisse einer Auswertung können sein: die größten Einschlüsse, Einschlüsse in dem Messfeld mit den meisten Einschlüssen oder mittlere Einschlussgehalte. Alle diese Werte haben physikalische Dimensionen. Zusätzlich zu diesen Werten ist eine Kennzeichnung der Anordnung der Einschlüsse innerhalb der untersuchten Probenbereiche möglich.
Den Richtreihenbildern liegen mathematische Formeln zu Grunde. Es ist nur eine begrenzte Anzahl von Bildern vorgesehen, womit die Anzahl der Möglichkeiten der Zuordnung begrenzt wird, was die Reproduzierbarkeit bei einer manuellen Auswertung verbessert. Die mathematische Grundlage erlaubt eine Anwendung sowohl für eine manuelle Auswertung als auch für eine Messung unter Verwendung von bildanalytischen Methoden, wodurch eine höhere statistische Sicherheit erreicht wird. Die Daten einer Auswertung ergeben ein breites Spektrum von Möglichkeiten zur Beschreibung des Reinheitsgrades. Die Richtreihe umfasst unterschiedliche Einschlussformen und erlaubt Arbeiten bei mehreren Vergrößerungen, sodass sie auf Stähle mit geringem Einschlussgehalt ebenso angewendet werden kann wie für Fälle, in denen eine Beurteilung der Form von Bedeutung ist.
Diese Europäische Norm ermöglicht unterschiedliche Auswertemethoden. Welche Methode gewählt wird, muss in den Produktnormen festgelegt oder zwischen den Beteiligten vereinbart werden.
Ohne vorliegende Vereinbarungen gelten die Standardverfahren der Auswertung. Dies ist die Ermittlung der größten Einschlüsse sowie die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes mit den in Anhang B ange-gebenen Parametern.
Als Standardverfahren werden die Verfahren PL, Pd, Kn, KL und Kn, Kd vorgeschlagen.
4 Begriffe
Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe.
4.1 Allgemeine Begriffe
4.1.1 Teilchen Grundeinheit für die Auswertung, im Allgemeinen nichtmetallisch
4.1.2 Einschluss allgemeine Bezeichnung für einzelne Teilchen sowie Teilchen in Verbindung mit Größe und Abstand. Mit Einschluss wird einmal ein einzeln liegendes Teilchen beschrieben. Zum anderen beschreibt der Begriff Einschluss eine Anordnung von mindestens 2 Teilchen, wenn der Abstand t (siehe Bild 2a) ! 10 µm ist und der Abstand e ! 40 µm ist. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Hauptachsen der Teilchen innerhalb von ± 10" parallel sind. Im Fall der Aneinanderreihung von nur zwei globularen Teilchen muss jedes Teilchen als Einzelteilchen betrachtet werden.
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Ein Einschluss kann ebenfalls von mehreren Einschlusszeilen gebildet werden, wenn deren Abstände t und
e ! 10 µm bzw. ! 40 µm sind (siehe Bild 2b). Teilchen mit Längen L < 3 µm oder Breiten w < 2 µm werden nicht berücksichtigt (siehe Bild 2c).
Sonderfälle
zusammengewachsene, gestreckte und mehr oder weniger rundliche Teichen, siehe Bild 2d, werden in der Regel als ein Einschluss behandelt. Im Fall des Beispiels 4 wird die Breite des größten Teilchens für die Breite des Einschlusses herangezogen. Wenn in diesem Fall W1 > 3 x W2 werden die Teilchen W1 und W2 getrennt ausgewertet. Beispiele hierfür zeigt Bild 2e
Beispiele für Ausbildung und Anordnung von Einschlüssen zeigt Bild 2f
4.1.3 Einschlusszeile Anordnung von mindestens 3 Teilchen, die normalerweise in einer Zeile liegen und die einen Einschluss bilden (siehe Bilder 2b und 2f). Beispiele sind in Anhang C und Bild 2f angegeben
4.1.4 Messfläche die auf der polierten Oberfläche der Probe auszuwertende Fläche
ANMERKUNG In der Regel umfasst die Messfläche 200 mm2.
4.2 Abstand
4.2.1 Abstand zwischen den Teilchen Abstand e zwischen den Teilchen in Hauptverformungsrichtung und Abstand t senkrecht dazu (siehe Bild 2a)
4.2.2 Abstand zwischen Einschlusszeilen entspricht derjenigen Definition für die Abstände zwischen Teilchen (siehe Bild 2b)
4.2.3 regellos regellose Anordnung von Teilchen.
ANMERKUNG Ein Beispiel gibt Anhang C. Diese Anordnung ist definiert für ein Gesichtsfeld.
4.3 Parameter
4.3.1 Länge Abmessung eines Einschlusses in der Hauptverformungsrichtung, stets größer als die Breite
4.3.2 Durchmesser maximale Abmessung eines Einschlusses, der in Spalte 6 klassiert wurde (globulare Einschlüsse)
4.3.3 Breite maximale Breite senkrecht zur Hauptverformungsrichtung. Dies ist die Breite der in das begrenzende Rechteck eingeschriebenen Ellipse mit derselben Länge wie der Einschluss.
Für eine Handauswertung kann dieser Wert nur geschätzt werden. Die Breite ist die maximale Breite gemessen senkrecht zur Verformungsrichtung für Einschlüsse mit nur einem Teilchen. Die Breite w eines Ein-schlusses mit 2 Teilchen ergibt sich aus der Breite des größten Teilchens (siehe Bild 2a).
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Breite einer Einschlusszeile (siehe Bild 1b):
Die Breite einer Einschlusszeile ist definiert als die Breite der in das begrenzende Rechteck eingeschriebenen Ellipse mit derselben Länge wie die Einschlusszeile.
Breite eines Einschlusses aus mehreren Einschlusszeilen (siehe Bild 2b):
Der Abstand t zwischen zwei Einschlusszeilen ist definiert als der kürzeste Abstand zwischen den begrenzenden Rechtecken in Querrichtung, der Abstand e ist definiert als kürzester Abstand zwischen den begrenzenden Rechtecken in Längsrichtung.
Fall a) Für 0 ! e ! 40 µm, t ! 10 µm ist die Breite eines Einschlusses aus zwei Einschlusszeilen definiert als die Breite der breitesten Einschlusszeile (wtotal = w1, w1 > w2 (siehe Bild 2b, a)).
Fall b) Für e < 0 µm, t ! 10 µm ist die Breite eines Einschlusses aus zwei Einschlusszeilen definiert als die Summe der Breiten der Einschlusszeilen und dem Abstand t (wtotal = w1 + w2 + t) (siehe Bild 2b, b)).
Die Breite eines Einschlusses, der aus mehreren Einschlusszeilen besteht, wird durch die Breite der breitesten Einschlusszeile bestimmt. Diese wird unter Berücksichtigung der benachbarten Einschlusszeilen entsprechend der Fälle a) und b) ermittelt (siehe Bild 2b, c)).
4.3.4 Fläche Fläche der in das begrenzende Rechteck eingeschriebenen Ellipse mit derselben Länge wie der Einschluss (siehe 4.3.3 und Bilder 1a, 1b)
4.3.5 Formfaktor Der Formfaktor ist definiert als der Exponent f in der Gleichung
#$
%&'
(
c
L =
a
Lf
42 (3)
ANMERKUNG Einzelheiten siehe Anhang D.
4.4 Klassen
4.4.1 gestrecktes Teilchen Teilchen mit einer elliptischen Form, siehe Bild 1a
4.4.2 globulares Teilchen runde oder rechteckige Teilchen, die in Spalte 6 klassiert werden
4.4.3 Art Einschlüsse werden nach Arten unterschieden entsprechend ihrer Farbe, Form und ihrer Anordnung, nicht nach ihrer chemischen Zusammensetzung (siehe Anhang A).
4.5 Sonstiges
4.5.1 Schmelze Menge eines Werkstoffs, die gleichzeitig hergestellt wurde und ähnlichen Arbeitsbedingungen unterlegen hat
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4.5.2 begrenzte Auswertung Ergebnisse der Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes, begrenzt auf Einschlüsse, die einen vorgegebenen Wert von Länge, Formfaktor oder Fläche überschreiten
5 Symbole und Benennungen
Symbol Einheit Benennung
a µm² Fläche von Einschlüssen
b Breite eines Bleches
c µm Faktor, 1 µm
d µm Durchmesser von Einschlüssen
e µm Abstand zwischen den Teilchen (Längsrichtung)
f Formfaktor
b schwarz erscheinend
g grau erscheinend (wie Sulfide)
h farbig (rosa oder gelb) erscheinend (wie Nitride)
i Index für Einschlüsse
j Index für Messfelder
k Spaltennummer
m Art der Einschlüsse
max Index für größte Werte von n, L, w, d, a (für j oder s)
n Anzahl der ausgewerteten Teilchen, Einschlüsse
ns Anzahl der ausgewerteten Einschlüsse je Probe
o schwarz erscheinend (wie Oxide)
p Index für Teilchen
q Zeilennummer
s Index für Proben
t µm Abstand zwischen den Teilchen (Querrichtung)
u µm Skaleneinheit in einem Messokular eines Mikroskopes
v Breite der polierten Fläche
w µm Breite von Einschlüssen
x Variable
av mittlerer Wert von n, L, w, a ...
regellos, Art der Einschlüsse: gestreckt
g regellos, Art der Einschlüsse: gestreckt, grau erscheinend
b regellos, Art der Einschlüsse: gestreckt, schwarz erscheinend
gb regellos, Art der Einschlüsse: gestreckt, grau/schwarz erscheinend
zeilige Anordnung, Art der Einschlüsse: globular
b zeilige Anordnung, Art der Einschlüsse: globular, schwarz erscheinend
zeilige Anordnung, Art der Einschlüsse: gestreckt
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b zeilige Anordnung, Art der Einschlüsse: gestreckt, schwarz erscheinend
g zeilige Anordnung, Art der Einschlüsse: gestreckt, grau erscheinend
regellos, Art der Einschlüsse: globular
b regellos, Art der Einschlüsse: globular, schwarz erscheinend
g regellos, Art der Einschlüsse: globular, grau erscheinend
gb regellos, Art der Einschlüsse: globular, grau/schwarz erscheinend
A µm² Fläche des Gesichtsfeldes auf der Probe
B polierte Oberfläche
D Durchmesser eines Produktes
MD Hauptrichtung der Verformung (z. B. Walzrichtung)
E mm Länge der Messfläche
G Vergrößerung
H µm Länge des Messfeldes der Probe
I Länge eines Objektstrichmaßstabes
K �, µm, µm²/mm² mittlerer Einschlussgehalt
L µm Länge eines Einschlusses
M �,µm, µm²/mm² Messfeld mit den meisten Einschlüssen
Nj Anzahl der Messfelder
Ns Anzahl der Proben
P größter Einschluss
Q Faktor für die Auswertung nach Methode K
R begrenzte Auswertung
W mm Breite der Messfläche (siehe Bild R.1)
Kombinierte Symbole können als Index oder in einer Linie geschrieben werden.
BEISPIEL KL ,KL Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes nach der Länge;
nj, nj Anzahl der Einschlüsse in einem Feld;
jn , jn mittlere Anzahl der Einschlüsse in einem Feld.
6 Probenahme
6.1 Allgemeines
Soweit in den Technischen Lieferbedingungen nicht anders festgelegt, gelten die folgenden Festlegungen.
6.2 Mindestumformgrad
Die Form der Einschlüsse hängt sehr stark von dem Umformgrad des Stahles ab. Die Richtreihe kann nur verwendet werden, wenn die Form der Einschlüsse in den Proben mit derjenigen in den Richtreihenbildern verglichen werden kann.
ANMERKUNG Ein mindestens 5-facher Umformgrad der Erzeugnisse wird empfohlen. Ist die Umformung kleiner als 5-fach, sollte darauf geachtet werden, dass eindeutig zwischen Poren und Einschlüssen unterschieden wird, da beides vorliegen kann.
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6.3 Größe und Anordnung der Messfläche
Die polierte Oberfläche der Probe, an der der Einschlussgehalt ermittelt werden soll, muss mindestens 200 mm2 umfassen mit einer Mindestlänge größer als 20 mm und einer Mindestbreite größer als 10 mm (z. B. 25 mm ) 20 mm). Es sollte möglich sein, innerhalb dieser Fläche eine rechteckige Messfläche von 200 mm2 für die Auswertung festzulegen mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis von 2 (z. B. 20 mm ) 10 mm). Die lange Seite dieser Messfläche muss parallel zur Hauptumformrichtung liegen (z. B. der Walzrichtung).
Die Probenahme und die Anzahl der Proben müssen in der Produktnorm festgelegt oder zwischen den Beteiligten vereinbart werden.
Liegt keine Vereinbarung vor, muss die Probenahme wie folgt vorgenommen werden, siehe Bild 3:
a) Stabstahl oder Knüppel mit einem Durchmesser von über 50 mm: Die Messfläche muss in der Mitte zwischen Oberfläche und Mitte liegen (siehe Bild 3a);
b) Stabstahl mit einem Durchmesser kleiner gleich 50 mm, aber größer als 25 mm: Die zu prüfende Fläche umfasst die gesamte Fläche zwischen Mitte und Außenkante (siehe Bild 3b);
c) Stabstahl mit einem Durchmesser kleiner gleich 25 mm: Die zu prüfende Fläche umfasst den gesamten Querschnitt. Die Länge ist so zu wählen, dass die Gesamtfläche etwa 200 mm2 beträgt (siehe Bild 3c);
d) Bleche mit einer Dicke kleiner als 25 mm: Die Probe umfasst die gesamte Dicke (siehe Bild 3d);
e) Bleche mit einer Dicke zwischen 25 mm und 50 mm: Die Probe umfasst die halbe Dicke, sie wird zwischen Oberfläche und Mitte angeordnet;
f) Bleche mit Dicken größer als 50 mm: Die Probe umfasst ein Viertel der Dicke, die Probenlage wird nicht festgelegt.
Die Lage der Messflächen bei Rohren sind in Bild 3e festgelegt.
Für dünne Produkte kann eine Probe aus mehreren Einzelblechen zusammengesetzt sein. In diesem Fall ist die Prüffläche eines Bleches kleiner als 200 mm2.
Für alle anderen Produkte muss die Probenahme zwischen den Beteiligten vereinbart werden.
6.4 Anzahl der Proben
Einzelne Proben ergeben keinen kennzeichnenden Wert für den Gehalt an Einschlüssen einer Schmelze oder eines Loses. Aus diesem Grund müssen die Prüfungen mit mehreren Proben durchgeführt werden. Falls die Anzahl der auszuwertenden Proben nicht in einer Produktnorm oder durch eine besondere Vereinbarung festgelegt ist, muss der Einschlussgehalt an mindestens sechs Proben geprüft werden.
6.5 Probenvorbereitung
Die Proben müssen so geschnitten werden, dass eine für die Prüfung geeignete Oberfläche entsteht. Um eine ebene Fläche zu erzeugen und Abrundungen der Kanten beim Polieren der Proben zu vermeiden, können die Proben mechanisch eingefasst oder eingebettet werden.
Beim Polieren der Proben ist es wichtig, Verformung und Herausreißen von Einschlüssen oder Fremdschichten auf der polierten Fläche zu vermeiden, sodass die Oberfläche so sauber wie möglich ist und das Erscheinungsbild der Einschlüsse nicht verfälscht wird. Die entsprechenden Maßnahmen sind vor allem bei dünnen Einschlüssen von besonderer Bedeutung. Es wird empfohlen, Diamantpaste für das Polieren zu verwenden. Die Art der Schmiermittel kann abhängen von der Art der Einschlüsse (Wasser kann eine unbrauchbare Lösungsflüssigkeit für einige Arten von Einschlüssen sein, z. B. Sulfide). Teilchen des Schleif- und Poliermittels dürfen nicht in die Probenoberfläche eingedrückt werden. In einigen Fällen kann es notwendig sein, die Proben vor dem Polieren zu härten, damit die Einschlüsse nicht herausgerissen werden.
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7 Prüfverfahren
7.1 Vergrößerung
Die Vergrößerung G ist nur durch die Größe des Messfeldes auf der Probe definiert. Für die Auswertung nach der Richtreihe können die drei folgenden unterschiedliche Vergrößerungen gewählt werden, die durch die Länge H der Kante des Messfeldes definiert sind: H = 350 µm, H = 710 µm, H = 1 410 µm.
Diese Werte müssen mit einer Messgenauigkeit von ±0,02 mm für die Handauswertung eingehalten werden. Die Fläche A eines Messfeldes auf der Probe ist in Tabelle 1 angegeben:
Tabelle 1 � Fläche A abhängig von der Länge des Messfeldes
H in µm A in mm2 Vergrößerung
350
710
1 410
0,13
0,5
2,0
200:1
100:1
50:1
BEISPIEL Siehe Anhang E.
Die Länge von 710 µm ist zu verwenden, wenn nichts anderes vereinbart ist. Falls es nicht möglich ist, diesen Wert zu verwenden, können andere Vergrößerungen gewählt werden. Dies muss im Prüfbericht angegeben werden. Die Vergrößerung darf während einer Auswertung nicht gewechselt werden.
ANMERKUNG Bei bildanalytischer Auswertung muss die Auflösung des Bildes höher sein als die kleinste zu bestimmende Länge. Sie sollte bei 100-facher Vergrößerung (10er Objektiv) 1 µm/Pixel oder höher sein und sich an der optischen Auflösung des Gesamtsystems orientieren, welche im Idealfall als 0,3 µm reicht.
Zur sicheren Unterscheidung von Teilchen nach Grauwert/Farbe ist auch eine Überabtastung zulässig. Die kleinsten zu bestimmenden Teilchen sollten mit mindestens 10 Pixeln abgebildet sein.
7.2 Gesichtsfeld
Bei einer Vergrößerung entsprechend H = 710 µm ist das Messfeld definiert durch ein entsprechend geätztes Glas im Okular, Angaben dazu siehe Bild 4a. Für Weitfeldmikroskope kann ein geätztes Glas entsprechend den Definitionen in Bild 4b verwendet werden.
In dieses geätzte Glas sind zusätzliche Informationen eingearbeitet, siehe Anhang F. Angaben zur Herstellung dieser Messeinsätze sind in Anhang G gegeben.
Eine Skaleneinheit in dem Okulareinsatz entspricht etwa 10 µm für H = 710 µm. Der genaue Wert muss durch eine Kalibrierung ermittelt werden.
Bei bildanalytischer Auswertung kann bei Einsatz des Auswerteverfahrens K (8.3, mittlerer Einschlussgehalt) das Gesichtsfeld die gesamte Bildfläche der Kamera ausmachen. In diesem Fall ist eine geeignete Randkorrektur vorzusehen.
7.3 Festlegung der Richtreihenbilder
7.3.1 Größe und Form
Als Form der Einschlüsse wird eine Ellipse angenommen, siehe Bild 1. Von dieser idealen Form abweichend sind die Bilder der Richtreihe so gezeichnet worden, dass sie möglichst wirklichkeitsgetreu erscheinen mit entsprechenden Änderungen von Größe und Form, siehe Bild 5. Die Regeln für die Zeichnung der Bilder sind in Anhang H zusammengefasst.
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ANMERKUNG Die kleinen Einschlüsse können nur in den Richtreihenbildern der Originalgröße der offiziellen Richtreihe erkannt werden, sie sind in Bild 5 nicht sichtbar.
7.3.2 Parameter
Für die Handauswertung gelten die Parameter Anzahl n, Länge L, Breite w und Fläche a der einzelnen Einschlüsse und können unter Verwendung dieser Parameter berechnet bzw. geschätzt werden unter Verwendung der in Tabelle 2 angegebenen Daten der Bilder (siehe Abschnitt 8).
7.3.3 Anordnung der Bilder
Die Bilder der Richtreihe sind in horizontalen Zeilen q und vertikalen Spalten k angeordnet (siehe Bild 5). Die Spalten 1 bis 5 enthalten Ellipsen mit unterschiedlichen Breiten, womit gestreckte Einschlüsse wiedergegeben werden. Spalte 6 enthält Kreise zur Kennzeichnung globularer Einschlüsse. Die Spalten 7 bis 10 geben globulare Einschlüsse wieder, die in Zeilen angeordnet sind. Die Abmessungen entsprechen den Werten, die für die Spalten 1 bis 5 angegeben sind. Spalte 11 zeigt unterschiedliche Anzahlen von Einschlüssen je Messfeld, um das Zählen durch eine Schätzung ersetzen zu können (siehe 7.4.2).
Die nicht gekennzeichneten Quadrate auf der linken Seite zeigen Einschlüsse mit einer Breite von 2 µm, die am Kopf Einschlüsse mit einer Länge von 3 µm. Dadurch werden die unteren Grenzen für die Auswertung gekennzeichnet. Unterhalb der Richtreihenbilder sind die Arten der Einschlüsse entsprechend der Kennzeichnung in Anhang A wiedergegeben.
Die Bilder stellen die Obergrenzen der Klassen dar. Eine Klasse ist gekennzeichnet durch die Nummer der Zeile q und der Spalte k in dieser Reihenfolge.
BEISPIEL Die Klassenbezeichnung 3.4 kennzeichnet die Klasse, Zeile 3 und Spalte 4.
Einzelheiten enthält Anhang K.
7.4 Durchführung
7.4.1 Allgemeines
Die vorbereitete Probe wird unter das Mikroskop gelegt und im Allgemeinen eine Vergrößerung entsprechend einer Messfeldgröße von H = 710 µm (100-fach) eingestellt. In jedem Gesichtsfeld werden die Einschlüsse mit den Bildern der Richtreihe verglichen und für jeden Einschluss zunächst die Nummer der Zeile und darauf die Nummer der Spalte der Klasse bestimmt, in welche die Einschlüsse fallen. Für diesen Vergleich müssen die Richtreihenbilder in Originalgröße verwendet werden, nicht die Bilder von Bild 5. Die Bilder sind die Obergrenzen der Klasse, siehe Abschnitt 3 und Anhang K. Um den Vergleich zu vereinfachen, können die Okulareinsätze entsprechend Bild 4 benutzt werden. Die Skalenwerte sind nur richtig für die Vergrößerungen, für welche die Okulareinsätze angefertigt wurden.
Zusätzlich zu ihrer Größe können die Einschlüsse entsprechend ihrer Farbe, ihrer Form und ihrer Anordnung klassifiziert werden (siehe Anhang A).
7.4.2 Mehrere Einschlüsse unterschiedlicher Größe in einem Gesichtsfeld
7.4.2.1 Allgemeines
Um die Auswertung mehrerer Einschlüsse in einem Gesichtsfeld zu vereinfachen, können folgende Vorgehensweisen angewendet werden:
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7.4.2.2 Gestreckte Einschlüsse
Länge, Breite oder indirekt Fläche. Bis zu 3 Einschlüsse werden getrennt ausgewertet. Falls mehr als 3 Einschlüsse in einem Gesichtsfeld vorliegen, muss die Auswertung in drei Schritten gemacht werden.
a) Einschlüsse mit einer Länge größer als ein Viertel der Länge des größten Einschlusses im Gesichtsfeld werden entsprechend der Richtreihe einzeln ausgewertet.
b) Für den Rest der Einschlüsse werden die mittlere Länge aller Einschlüsse und ihre mittlere Breite abge-schätzt. Diese Mittelwerte werden klassiert, d. h. Zeilen- und Spaltennummer festgelegt.
c) Die Anzahl der Einschlüsse wird für die in Schritt b) festgelegte Klasse aufgeschrieben. Diese Anzahl kann unter Verwendung von Spalte 11 der Richtreihe geschätzt werden (siehe Bild 5).
7.4.2.3 Globulare Einschlüsse
Einschlüsse mit einem Durchmesser größer gleich 11 µm müssen einzeln ausgewertet werden. Kleine Einschlüsse müssen in drei Schritten ausgewertet werden:
a) Einschlüsse mit einem Durchmesser größer als die Hälfte des Durchmessers des größten Einschlusses im Gesichtsfeld werden entsprechend der Richtreihe einzeln ausgewertet.
b) Für den Rest der Einschlüsse wird der mittlere Durchmesser geschätzt und dieser Wert durch Vergleich mit den Bildern der Spalte 6 der Richtreihe klassiert.
c) Die Anzahl der Einschlüsse wird für die so ermittelte Klasse aufgeschrieben. Diese Anzahl kann unter Verwendung der Spalte 11 geschätzt werden (siehe Bild 5).
7.4.3 Abrastern der Probe
Für die Ermittlung der größten Einschlüsse sowie die Ermittlung des Messfeldes mit den meisten Einschlüssen muss die gesamte Messfläche Feld für Feld abgerastert werden. Für die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes gibt es mehrere Verfahren (siehe 8.3).
7.4.4 Art der Auswertung
Es gibt drei Auswertearten, die durch eine Produktnorm oder Übereinkunft zwischen den Beteiligten angewendet werden:
a) Ermittlung der größten Einschlüsse (siehe 8.1);
b) Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern (siehe 8.2);
c) Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes (siehe 8.3).
Für die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes kann die Auswertung begrenzt werden auf Einschlüsse, die größer sind als eine festgelegte Länge, ein Durchmesser oder eine Fläche, oder die Auswertung wird getrennt für einzelne Spalten durchgeführt. Diese Begrenzungen müssen in den Produktnormen festgelegt sein.
7.4.5 Auswertung unterschiedlicher Arten von Einschlüssen
Diese Europäische Norm bezieht sich lediglich auf die Größe, die Form und die Anordnung von Einschlüssen. Als zusätzliche Kennzeichnung können die Farben der Einschlüsse verwendet werden (siehe Anhang A.) Weitere Informationen und Beispiele gibt Anhang C.
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Gruppen von Einschlussarten und Anordnungen können mit denen anderer Normen verglichen werden (siehe Anhang L).
7.4.6 Auswertung ohne besondere Vereinbarungen
Falls keine anderen Vereinbarungen getroffen werden, wird entsprechend den in Anhang B angegebenen Parametern und Verfahren ausgewertet.
7.4.7 Aufzeichnung der Ergebnisse
Für die Aufzeichnung und abschließende Berechnung der Ergebnisse wird empfohlen, die Formblätter von Anhang M, Anhang N und Anhang P oder davon abgeleitete Formblätter zu verwenden, die den Anforderungen der jeweiligen Prüfstellen genügen.
Wenn keine besonderen Vereinbarungen getroffen sind, müssen die heterogenen Einschlüsse, teilweise oder vollständig umschlossen (Typ EAD), als jeweils ein Teilchen betrachtet werden.
Ob Einschlüsse mit unterschiedlichen Teilchen nach Bild 2d, Beispiel 2, als getrennte Arten oder als ein Teilchen oder als 2 Arten gemischter Teilchen bewertet werden sollen, muss in den Produktnormen oder durch eine Vereinbarung zwischen den Beteiligten festgelegt werden. Ohne Vereinbarung muss ein Einschluss der sowohl aus gestreckten als auch aus globularen Teilchen besteht, nach der überwiegenden Form ausgewertet werden.
Zahlenwerte kleiner als 10 werden auf zwei Stellen hinter dem Komma genau angegeben, alle anderen Zahlenwerte werden mathematisch auf ganze Zahlen gerundet.
8 Arten der Auswertung
8.1 Ermittlung der größten Einschlüsse, Auswerteverfahren P
8.1.1 Grundlage
Die gesamte Messfläche muss Gesichtsfeld für Gesichtsfeld abgerastert werden. Als Messfeldgröße muss
H = 710 µm gewählt werden, siehe 7.1. In jeder Messfläche wird für jede Art von Einschlüssen lediglich der Einschluss mit dem größten Wert des ausgewählten Parameters (L, d oder a) durch Vergleich mit den Richtreihenbildern ausgewertet und aufgeschrieben.
Ein Einschluss, der den Messfeldrand schneidet, muss durch Verfahren der Probe mit dem Mikroskoptisch in das Messfeld verschoben werden.
Das Ergebnis der Auswertung ist das Mittel der an Ns Proben gemessenen Werte.
Die diesem Auswerteverfahren zu Grunde liegenden Gleichungen sind in Anhang Q zusammengestellt.
Formblätter zum Aufschreiben und Berechnen sind mit Erläuterungen und Beispielen in Anhang M zusammengestellt.
8.1.2 Auswertung von PL (größte Länge)
Die Auswertung kann als Zählung der größten Länge PL durchgeführt werden. Bei dieser Auswertung wird lediglich die Zeilennummer entsprechend dem größten Einschluss in der Prüffläche entsprechend den Richtreihenbildern aufgezeichnet. Das Endergebnis PL ist der Mittelwert über Ns Proben.
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8.1.3 Auswertung von Pd (größter Durchmesser)
Diese Auswertung gilt für globulare Einschlüsse. Die Auswertung ist vergleichbar zu derjenigen von PL, allerdings begrenzt auf Einschlüsse der Klasse entsprechend Spalte 6.
8.1.4 Auswertung von Pa (größte Fläche)
Die Auswertung kann als Zählung der größten Fläche Pa durchgeführt werden. Es wird lediglich der Einschluss mit der größten Fläche registriert. Dies wird erreicht durch eine Klassierung entsprechend Länge und Breite. Aus den entsprechenden Zeilen- und Spaltennummern ergeben sich dann die Flächen aus Tabelle 2.
8.2 Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern, Verfahren M
8.2.1 Grundlage
Der Wert entsprechend Verfahren M wird ermittelt durch Begutachtung der gesamten Messfläche. Als Messfeld muss stets H = 710 µm (100-fach) gewählt werden (siehe 7.1).
Für jede Probe und für jede Art von Einschlüssen wird nur das Messfeld ausgewertet, in dem Einschlüsse mit dem größten Wert des gewählten Parameters (n, L, w oder a) vorliegen und die entsprechende Zeilen- und Spaltennummer aufgezeichnet.
Einschlüsse, die die Messfeldkante schneiden, müssen durch Verfahren der Probe mit dem Mikroskoptisch in das Messfeld gelegt werden.
Das Ergebnis der Auswertung ist der Mittelwert der Einzelwerte von Ns geprüften Proben.
Formblätter zum Aufschreiben und Berechnen mit Kommentaren und Beispielen sind in Anhang N zusammengestellt. Die diesem Verfahren zu Grunde liegenden Gleichungen sind in Anhang Q angegeben.
8.2.2 Auswertung von Mn (Auswertung für die Anzahl)
Für jede Probe wird lediglich für jede Art der Einschlüsse die größte in einem Messfeld gefundene Anzahl aufgeschrieben.
Liegen nur wenige Einschlüsse vor, werden sie gezählt. Anderenfalls kann ihre Anzahl unter Verwendung von Bild 5, Spalte 11, geschätzt werden. Für Ns Proben ist Mn der Mittelwert der einzelnen Werte Mns.
8.2.3 Auswertung von ML (Auswertung für die Länge)
Für die gesamte Messfläche jeder Probe s wird nur das Messfeld ausgewertet, das die größte kumulierte Länge aller Einschlüsse einer Einschlussart enthält. Für eine Probe ist dieser Wert MLS.
Alle Längen der Einschlüsse müssen berücksichtigt werden.
Für Ns Proben ist ML der Mittelwert der einzelnen Werte MLs.
8.2.4 Auswertung von Md (Auswertung für den Durchmesser)
Für Ns Proben ist Md der Mittelwert der Einzelwerte Mds, die wie die Werte MLS ermittelt werden.
8.2.5 Auswertung von Ma (Auswertung für die Fläche)
Es wird lediglich das Messfeld mit der größten Flächensumme aller Einschlüsse einer Art ausgewertet. Für eine Probe ist dieser Wert Mas.
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8.3 Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes: Auswerteverfahren K
8.3.1 Grundlage
Das Auswerteverfahren K ergibt einen Mittelwert der Parameter für eine statistisch signifikante Anzahl von Messfeldern. Der Messwert K wird durch Abrastern der gesamten Messfläche oder von so vielen Messfeldern ausgewertet, dass eine vorgegebene Vertrauensgrenze erreicht wird (siehe 8.3.2).
Im Auswerteverfahren K können berechnet werden:
a) Die Anzahl (Kn) oder Anzahl und Länge (Kn, KL) oder Anzahl und Fläche (Kn, Ka) für gestreckte Einschlüsse.
b) Die Anzahl (Kn) oder Anzahl und Durchmesser (Kn, Kd) oder Anzahl und Fläche (Kn, Ka) globularer Einschlüsse.
Die gesamte Anzahl der ausgewerteten Messfelder Nj inklusive leere Messfelder muss gezählt werden.
Falls keine Produktnorm oder andere Vereinbarungen etwas anderes festlegen, werden Auswertung und Berechnung für eine Vertrauensgrenze von 60 % ausgeführt.
Die Gleichungen, die diesem Auswerteverfahren zu Grunde liegen, sind in den Anhängen Q, T und U zusammengestellt.
Formblätter für das Aufschreiben und Berechnen mit Kommentaren und Beispielen sind in Anhang P zusammengestellt.
8.3.2 Abrastern einer Probe für die Ermittlung des mittleren Einschlusses
8.3.2.1 Allgemeines
Die Messfläche kann regellos oder Messfeld für Messfeld abgerastert werden. Die längere Seite der Messfläche (d. h. die Walzrichtung) innerhalb von ± 10" parallel zur senkrechten Achse (oder der Achse y entsprechend Bild 4) orientiert sein. Regellose Rasterung, wie in 8.3.2.3 beschrieben, darf nur angewandt werden, wenn alle Einschlüsse berücksichtigt worden sind, nicht aber für die Auswertung von begrenzten Werten.
8.3.2.2 Definition der Auswertebedingungen
Während der Bewertung der Präparationsqualität einer Probe oder aus Erfahrung schätzt der Auswerter die Mittelwerte der wichtigsten Arten von Einschlüssen bei 100-facher Vergrößerung. Die mittlere Anzahl und mittlere Länge oder mittlerer Durchmesser sind zu bestimmen. Anschließend kann unter Verwendung von Anhang R die Vergrößerung und daraus abgeleitet die Mindestanzahl der auszuwertenden Messfelder festgelegt werden, wenn eine bestimmte Vertrauensgrenze eingehalten werden soll.
8.3.2.3 Regellose Rasterung
Die regellose Rasterung erlaubt eine erhebliche Verminderung der Anzahl der zu prüfenden Felder, wenn eine bestimmte Vertrauensgrenze eingehalten werden soll. Dabei müssen folgende Regeln beachtet werden:
a) Regellos wird lediglich in der Hauptverformungsrichtung gerastert.
b) Die Rasterungen senkrecht zur Hauptverformungsrichtung müssen über die gesamte Breite der Messfläche gehen und stets dieselbe Anzahl von Messfeldern umfassen, bis die Anzahl der Einschlüsse und die Anzahl der Messfelder erreicht sind, die nachfolgend angegeben sind:
1) 25 Einschlüsse für eine Vertrauensgrenze von 60 % und mindestens 30 Messfelder; 2) 100 Einschlüsse für eine Vertrauensgrenze von 80 % und mindestens 50 Messfelder.
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In Anhang R ist die Vorgehensweise bei Verwendung eines Mikroskops mit handgesteuertem Tisch oder für einen rechnergesteuerten Tisch angegeben. Bei rechnergesteuerter Rasterung muss die Lage der aufeinander folgenden Rasterungen senkrecht zur Hauptverformungsrichtung regellos vorgegeben werden.
8.3.2.4 Vollständige Abrasterung
Als Alternative zu einer regellosen Rasterung muss die gesamte Messfläche abgerastert werden unabhängig von der Vergrößerung.
Für eine Auswertung von Werten, die eine Größe beinhalten, muss eine Randfehlerkorrektur in der Form eingeführt werden, dass sichergestellt ist, dass ein Einschluss nur einmal erfasst wird (siehe Anhang S).
8.3.3 Auswertung
8.3.3.1 Vollständige Auswertung
Die Werte der Parameter, wie sie bei der Klassierung anfallen (siehe Anhang K), sind obere Grenzwerte. Für die Auswertung der Mittelwerte werden die Parameter jeder Klasse als Mittelwert zusätzlich angegeben. Die hier erforderliche Berechnung ist in Anhang T beschrieben. Da lediglich das Ergebnis dieser Berechnung für die Auswertung benötigt wird, ist es in den Formblättern für die Aufzeichnung wiederholt (siehe Anhang P). Unabhängig von der verwendeten Vergrößerung folgt unter Verwendung der Richtreihenbilder die Auswertung immer dem in Anhang K beschriebenen Vorgehen. Ein Einschluss mit einer Länge von 70 µm würde allerdings in Zeile 4 klassiert bei einer Vergrößerung von H = 1 410 µm (50-fach), in Zeile 5 bei einer Vergrößerung von H = 710 µm (100-fach) und in Zeile 6 bei einer Vergrößerung von H = 350 µm (200-fach). Dies wird allerdings korrigiert durch den Mittelwertsfaktor Q (siehe Tabelle U.1).
8.3.3.2 Begrenzte Auswertung
Für eine Auswertung kann festgelegt werden, nur Einschlüsse oberhalb eines bestimmten Wertes, z. B. oberhalb einer Länge entsprechend Zeile 4 der Richtreihe auszuwerten. Einzelheiten sind in Anhang P, Tabelle P.6 und Tabelle P.7 sowie in Anhang Q.3 angegeben.
8.3.4 Auswertung von Kn, KL für gestreckte sowie Kn, Kd für globulare Einschlüsse
Für jede Probe wird die Anzahl für jede Art von Einschlüssen getrennt Messfeld für Messfeld entsprechend den Zeilen der Richtreihenbilder klassiert. Ein Beispiel gibt Tabelle P.2.
Die Anzahl der auszuwertenden Messfelder ist in 8.3.2 festgelegt. Nach Abschluss der Rasterung wird die gesamte Anzahl der Einschlüsse je Zeile berechnet, siehe Tabelle P.2 und die Gesamtzahl der Messfelder ermittelt. Hieraus ergibt sich die gesamte abgerasterte Fläche.
Das Endergebnis wird entsprechend einem in Tabelle P.3 angegebenen Formblatt ausgerechnet.
Dieses zweite Formblatt enthält alle Informationen zur Berechnung von Kn und KL für , , , gestreckte Einschlüsse sowie Kn und Kd für globulare Einschlüsse der Art . Diese Formblätter ermöglichen auch eine Berechnung der mittleren Einschlussgrößen.
8.3.5 Auswertung von Kn und Ka
Jede Probe wird Messfeld für Messfeld ausgewertet, wobei die Anzahl der Einschlüsse entsprechend der Klassierung nach Zeile und Spalte notiert werden.
Die Anzahl der Messfelder ist in 8.3.2 festgelegt. Einzelheiten der Auswertung können Anhang B entnommen werden, die Gleichungen sind in Anhang Q, Anhang T und Anhang U aufgeführt.
Das Verfahren zur Ermittlung von Ka kann nicht verwendet werden, um den wahren Volumenanteil zu ermitteln. Diese Ermittlung ist festgelegt in ISO 9042.
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9 Prüfbericht
Die Prüfergebnisse müssen nach EN ISO/IEC 17025 angegeben werden, und der Prüfbericht muss folgende Angaben enthalten:
a) Hinweis auf diese Europäische Norm;
b) Stahlsorte und soweit notwendig, Angabe des Herstellungsprozesses;
c) Form und Abmessung des Produktes, von dem die Proben entnommen wurden;
d) Auswerteverfahren nach Abschnitt 8 unter Hinzufügung besonderer Bedingungen;
e) Ergebnis der Auswertung entsprechend den Angaben in einer Produktnorm oder entsprechend Vereinbarungen zwischen den Beteiligten;
f) jede Besonderheit, die während der Prüfung aufgetreten ist;
g) die verwendete Vergrößerung, wenn sie nicht 100:1 beträgt.
h) Hinweis auf bildanalytische Auswertung
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Tabelle 2 � Längen, Breiten, Flächen, Längen-zu-Breiten-Verhältnisse L/w sowie Formfaktoren für die Bilder der Richtreihe
Einzelne und zusammenhängende lang gestreckte
Einschlüsse Spalten 1 bis 5 und 7 bis 10
Globulare Einschlüsse
Spalte 6
Länge L * 3 µm und Breite w * 2 µm d * 3 µm
Zeile q L µm 1 oder 7 2 oder 8 3 oder 9 4 oder 10 5 6
1 5,50 w µm
a µm2
L/w
f
2,00
9,00
2,70
0,58
5,50
24
1,00
0,00
2 11 w µm
a µm2
L/w
f
3,00
25
3,80
0,56
8,00
71
1,34
0,12
11
95
1,00
0,00
3 22 w µm
a µm2
L/w
f
4,00
71
5,40
0,55
12
200
1,90
0,21
22
380
1,00
0,00
4 44 w µm
a µm2
L/w
f
2,00
71
22
0,81
6,00
200
7,60
0,54
16
565
2,70
0,26
44
1 525
1,00
0,00
5 88 w µm
a µm2
L/w
f
3,00
200
30
0,76
8,00
565
11
0,53
23
1 600
3,80
0,30
65
4 525
1,30
0,07
88
6 100
1,00
0,00
6 176 w µm
a µm2
L/w
f
4,00
565
43
0,73
12
1 600
15
0,53
33
4 525
5,40
0,33
93
12 800
1,90
0,12
176
24 500
1,00
0,00
7 353 w µm
a µm2
L/w
f
2,00
566
177
0,88
6,00
1 600
61
0,70
16
4 525
22
0,52
46
12 800
7,60
0,35
131
36 200
2,70
0,17
8 705 w µm
a µm2
L/w
f
3,00
1 600
244
0,84
8
4 525
86
0,68
23
12 800
30
0,52
65
36 200
11
0,36
9 1410 w µm
a µm2
L/w
f
4,00
4 525
345
0,81
12
12 800
122
0,66
33
36 200
43
0,52
93
102 400
15
0,38
ANMERKUNG Einschlüsse mit einem Längen-zu-Breiten-Verhältnis L/w < 1,30 werden als globulare Einschlüsse betrachtet, siehe Bild 1a.
EN 10247:2007 (D)
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Legende L + w : Ellipse 1,00 ! L/w < 1,30 : Kreis
L
aw
wLa
),
)),
-
-
44
Bild 1a � Definition von Ellipse und Kreis als Standardformen
Legende
w1 = w2 = w3 = w a1 = a2 = a3 = a = L × w × .4
- 0,8 × L × w
Bild 1b � Drei unterschiedliche Einschlüsse mit derselben Länge L, Breite w und Fläche a der umschlossenen Bereiche
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Legende
Falls e ! 40 µm und t ! 10 µm L = L1 + e + L2
w2 > w1 w = w2 (1 Einschluss)
Falls e > 40 µm oder t > 10 µm L1 = L1 w1 = w1 L2 = L2 w2 = w2 (2 Einschlüsse)
Bild 2a � Definition von Einschlüssen, die sich aus einzelnen Teilchen zusammensetzen
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a) b) c) Legende w1 > w2
w1 > w2 w2* = w2 + t2 + w3 w2* = > w4 > w1 > w2 > w3
0 ! e5 ! 40 µm t ! 10 µm wtotal = w1
e5 < 0 µm t ! 10 µm wtotal = w1 + t + w2
e9 < 0, 0 ! e5, e13 < 40 µm t1, t2, t3 ! 10 µm wtotal = w2*
w = Breite der in das begrenzende Rechteck eingeschriebenen Ellipse mit derselben Länge wie der Einschluss
n = Anzahl der Teilchen
Falls alle t ! 10 µm und falls e1 bis e17 alle ! 40 µm
L = L1 + e1 + L2 + e2 � e17 + L18
n-1
L = Ln + " (Lx + ex) x=1
Bild 2b � Definition von Einschlusszeilen
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Legende L1 > 3 µm w1 > 2 µm L3 < 3 µm w3 < 2 µm L2 > 3 µm w2 > 2 µm
Falls e > 40 µm 2 Einschlüsse
Bild 2c � Definition von Einschlüssen: Teilchen unterhalb der Mindestgröße werden nicht berücksichtigt
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Legende 1 runde oder rechteckige Teilchen 2 gestreckte Teilchen () Nummer des Beispiels
Bild 2d � Einschlüsse, die aus mehr oder weniger rundlichen und gestreckten Teilchen zusammengesetzt sind
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Teilchen entsprechend Beispiel 2 in Bild 2d
Teilchen entsprechend Beispiel 4 in Bild 2d
Bild 2e � Einschlüsse, gebildet aus Teilchen unterschiedlicher Formen
EN 10247:2007 (D)
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a) b) c) d) e)
Legende a) 1 Teilchen, 1 Einschluss , falls grau EA, falls schwarz EC b) 9 Teilchen, 1 Einschlusszeile, 1 Einschluss , EB c) gestrichelt gezeichnetes Teilchen mit L < 3 µm oder w < 2 µm wird nicht berücksichtigt. e ! 40 µm,
t ! 10 µm, 2 Teilchen, 1 Einschlusszeile, 1 Einschluss /, falls grau EA, falls schwarz EC d) e ! 40 µm und t ! 10 µm, 17 Teilchen, 2 Einschlusszeilen, 1 Einschluss 0, EB e) e > 40 µm oder t > 10 µm, 3 Teilchen, 3 Einschlüsse 1, ED
ANMERKUNG t wird an der maximalen Dicke der Einschlusszeile abgegriffen.
Bild 2f � Definition eines Einschlusses, Beispiele (siehe Anhang A)
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a) Abmessung der polierten Fläche muss vereinbart werden
b) c)
d) e)
Legende
B: polierte Fläche MD: Hauptumformrichtung
v: Breite der polierten Fläche b: Breite des Bleches D: Durchmesser
Bild 3 � Probenahme von Erzeugnissen unterschiedlicher Abmessungen
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Bild 4a � Okulareinsatz für alle Mikroskope für eine Vergrößerung von H = 710 µm, 100 : 1 . Eine Skaleneinheit = 10 µm. Einzelheiten siehe Anhang G
Bild 4b � Okulareinsatz für Großfeldmikroskope. Bei einer mikroskopischen Vergrößerung von 200 : 1 ergeben die Maßstäbe Werte entsprechend einer Vergrößerung von H = 710 µm, 100 : 1.
Eine Skaleneinheit = 10 µm. Einzelheiten siehe Anhang G
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32
Einzelne lang gestreckte Einschlüsse oder Einschlusszeilen
Zeile ! 1 2 3 4 5
Spalte "
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Typ 2,/ 2,/ 2,/ 2,/ 2,/ 2,/
Bild 5 � Richtreihenbilder
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Einzelne
globulare Einschlüsse
Einschlusszeiten aus globularen
Einschlüssen
Unterschied-
liche Anzahl von
globularen Einschlüssen
Einschlüsse
je Messfeld
6 7 8 9 10 11
8 16 32
1 0 0 0 0
ANMERKUNG Das Bild sollte nicht zur Auswertung benutzt werden. Zur Auswertung sollten die Originalricht-reihenbilder benutzt werden, die beim Beuth Verlag GmbH, D-10772 Berlin, bezogen werden können. Die Vertriebs-nummer ist 14299.
Bild 5 � Richtreihenbilder (fortgesetzt)
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Anhang A (normativ)
Art der Einschlüsse
Zusätzlich zu ihrer Größe dürfen die Einschlüsse entsprechend ihrer Farbe, ihrer Form und ihrer Anordnung klassiert werden. Bild A.1 zeigt die unterschiedlichen Arten von Einschlüssen. Eine Gruppe sind z. B. graue gestreckte Einschlüsse in zeilenförmiger Anordnung, die als Gruppe gezeichnet wird. Besonders in Ca-behandelten Stählen können Einschlüsse �grau/schwarz� gefunden werden (siehe Bild A.2). Diese Einschlüsse (Typ EAD) können entsprechend ihrer Größe und Anzahl in den Spalten 4, 5, 6 oder 11 klassifiziert werden.
Legende 1 Farbe 2 grau oder schwarz 3 Form 4 gestreckt 5 rund 6 Anordnung 7 regellos 8 zeilenförmig
Bild A.1 � Art der Einschlüsse
Um eine zusammenfassende Kennzeichnung zu ermöglichen, werden die in Bild A.2 zusammengefassten Gruppen eingeführt.
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Art Farbe
2 / 0 1
grau EA
schwarz EC
schwarz EB
schwarz ED
grau/schwarz EAD
farbig EF
Bild A.2 � Zusammenfassung der Kennzeichnung von Einschlussgruppen
Zu einem Vergleich mit anderen Normen, siehe Anhang L.
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Anhang B (normativ)
Standardparameter und Auswertearten für den Fall, dass keine anderen
Vereinbarungen bestehen
Die Auswertung muss mit den Parametern und Auswertearten gemacht werden, die in Tabelle B.1 aufgeführt sind. Die Symbole bedeuten z. B. Lms: Länge für die Einschlussgruppe m und jede Probe s.
Tabelle B.1 � Standardwerte für die Auswertung
Elemente Form
Gestreckte Einschlüsse Globulare Einschlüsse Arten
2 / 0 1
kleine Abstände: zeilenförmige Teilchen Abstand e, t, 3m
große Abstände: regellose Teilchen
große Abstände: regellose Teilchen
n < 3
oder e > 40
oder t > 10
n * 3
und e ! 40
und t ! 10
n < 3
oder e > 40
oder t > 10
Teilchen L, w, d in µma in µm2
L * 3 3m w * 2 3m
nur graue und schwarze Teilchen werden einzeln berücksichtigt
d * 3 3m
zwischen zwei Einschlusszeilen
Einschluss L, w, d in µm
a in µm2
0 ! ei ! 40
ti ! 10
ei < 0
ti ! 10
Auswertarten
Verfahren P � größte Einschlüsse: PLm, Pdm, bei H = 710 µm (100 : 1) (siehe 8.1)
Proben s
(Kennzeichnung der ungünstigsten
Parameter je Probe) Verfahren K � mittlerer Einschlussgehalt:
Kn, KL und Kn, Kd, bei H = 710 µm (100 : 1) (siehe 8.3)
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37
Anhang C (informativ)
Beispiele für unterschiedliche Einschlussarten
Einige nichtmetallische Einschlüsse haben typische Morphologien und Farben, die zur Kennzeichnung ihrer chemischen Zusammensetzung verwendet werden können. Diese Zusammenhänge gelten allerdings nur, wenn die einzelnen Teilchen größer als etwa 5 µm sind. Kleine Sulfide, die durch Zusatz von seltenen Erden nicht verformbar gemacht wurden, können ebenso schwarz erscheinen wie Oxide. Es muss durch Produktnormen festgelegt werden, ob unterschiedliche Arten von Einschlüssen getrennt ausgewertet werden sollen.
Für ausreichend große Teilchen können folgende Zusammenhänge verwendet werden:
4 Grau: Mangan-Sulfide
4 Schwarz, globular: Oxide
4 Gelb oder rosa globular: (häufig quadratisch): Titannitride
Falls in einer Produktnorm vorgesehen ist, Einschlüsse entsprechend ihrer Erscheinungsform getrennt auszu-werten, muss dies auf den Formblättern für die Aufschreibung (siehe Anhang M, Anhang N und Anhang P) sowie im Prüfbericht (siehe Abschnitt 9e)) vermerkt werden.
Bild C.1 gibt Beispiele für regellose sowie zeilige Anordnungen und unterschiedliche Morphologien.
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38
a) b)
c) d)
Bild C.1 � Beispiele für die Ausbildung nichtmetallischer Einschlüsse. Vergrößerung H = 710 µm (100 : 1) a), b), c) und d) Gruppe EA, unterschiedliche graue Einschlüsse, Mangansulfide
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a) b)
c) d)
Bild C.2 � Beispiele für die Ausbildung nichtmetallischer Einschlüsse. Vergrößerung H = 710 µm
(100 : 1)
a) und b) Gruppe EB, Art 0, schwarz
c) Gruppe EC, Arten 2, /, schwarz
d) Gruppe ED, Art 1, schwarz
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40
a) 100 : 1 b) 500 : 1
Bild C.3 � Beispiele für die Ausbildung nichtmetallischer Einschlüsse. Vergrößerung H = 710 µm
(100 : 1) (Bild C.1a) und 500 : 1 (Bild C.1b) a) gelbe Titancarbonitride, Gruppe EF
b) heterogene Einschlüsse, teilweise eingehüllt, Gruppen EAD
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Anhang D (informativ)
Formfaktor
Der in dieser Norm verwendete Formfaktor f ist definiert als
f
#$
%&'
(,
c
L
a
L
-42
(D.1)
mit
c = 1 µm
oder
c
L
a
L
f
ln
4ln
2
##$
%&&'
()
,
-
(D.2)
Mit einer Ellipse als Form ergibt sich
wLa )),4
- (D.3)
Aus diesen Gleichungen folgt, dass der Formfaktor f für eine Spalte nicht konstant ist (siehe Tabelle 2),
sondern um folgende Mittelwerte streut:
Tabelle D.1 � Mittlere Formfaktoren
Spalte k Formfaktor f
1
2
3
4
5
6
0,85
0,70
0,55
0,30
0,15
0
Die berechneten Werte sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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42
Anhang E (informativ)
Beispiele für Vergrößerungen
Um die Bedeutung der Definition in 7.1 deutlich zu machen, sind in Bild E.1 Beispiele gegeben, die zeigen, dass mit unterschiedlichen Vergrößerungen dieselbe Größe des Messfeldes auf der Probe erreicht werden kann. Der Vorteil dieser Definition ist, dass das weite Gesichtsfeld neuer Mikroskope (Weitfeldmikroskope) unter Verwendung der Grundsätze dieser Richtreihe verwendet werden kann, d. h., es ist ein visueller Vergleich zwischen der Länge des Messfeldes und der Länge oder Breite von Einschlüssen möglich.
Die Bilder der Richtreihe sind für eine Vergrößerung von 100 : 1 gezeichnet (Länge des Messfeldes auf der Probe, H = 710 µm). Einschlüsse mit z. B. einer Länge von 1 410 µm müssen bei einer Vergrößerung von 50 : 1 gemessen werden (Länge des Messfeldes, H = 1 410 µm). Es ist nicht notwendig, eine Vergrößerung von 200 : 1 zu verwenden. Für sehr reine Stähle kann aber die Verwendung einer 200 : 1 Vergrößerung die Auswertung erleichtern. In diesem Fall werden Teilchen mit einer Länge kleiner 3 µm und einer Breite kleiner 2 µm nicht mitberücksichtigt. Es kann sein, dass bei 200 : 1 kleine Teilchen erkennbar sind, die bei 50 : 1 nicht zu sehen sind, siehe Bild 2c. In diesem Fall werden nur zwei Teilchen gezählt (siehe 4.1.3).
Als eine erste Näherung zur Wahl der richtigen Vergrößerung kann gelten, dass der größte Einschluss nicht größer als 0,75 ) H sein sollte, dies sind drei Viertel der Länge des Messfeldes.
Bild E.1 zeigt, dass bei einer Vergrößerung von 200 : 1 die runde Leuchtfeldblende eines normalen Mikroskops schmaler ist als das Quadrat von 710 µm ) 710 µm, was aber nicht für Weitfeldmikroskope gilt. Diese Tatsache wird benutzt, um die Auswertung reiner Stähle leichter zu machen, wenn ein Weitfeldmikroskop mit einer Vergrößerung von 200 : 1 und einem angepassten Okulareinsatz verwendet wird (siehe Bild 4b). Der Okulareinsatz nach Bild 4b ist so gestaltet, dass sich dieselbe Länge der Seite entsprechend 710 µm (100 : 1) ergibt, wenn es bei 200 : 1 Vergrößerung verwendet wird.
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Normale Mikroskope Großfeldmikroskope
Linsenvergrößerung
Länge H auf der Probe
100 : 1
710 µm
100 : 1
710 µm
a)
b)
Durchmesser der Leuchtfeld-blende im Okular 100 mm 200 mm
Linsenvergrößerung
Länge H auf der Probe
200 : 1
710 µm
200 : 1
710 µm
Durchmesser der Leucht-feldblende im Okular
c)
100 mm
d)
200 mm
Bild E.1 � Einfluss der Art des Mikroskopes auf die Größe des Gesichtsfeldes. Die Länge der Seite H
des quadratischen Messfeldes auf der Probe ist konstant mit H = 710 µm. 5 ist die Länge eines Objektmikrometers mit der Länge 710 µm
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Anhang F (informativ)
Einzelheiten der Okulareinsätze
Um die Auswertung zu vereinfachen, haben die Okulareinsätze zusätzliche Informationen (siehe Bild 4).
Auf der linken Seite sind zwei gestreckte und zwei globulare Teilchen in einem Abstand e = 40 µm und einer seitlichen Verschiebung von t = 10 µm, angegeben. Dies sind die Grenzen der Abstände für Einschlüsse (siehe Abschnitt 4).
Die Linie oben hat eine Länge von 40 µm in senkrechter Richtung und eine Dicke von 2 µm. Auf der rechten Seite sind Kreise und Linien eingezeichnet, welche die Klassengrenzen der gestreckten und globularen Teilchen angeben. Die Einheit des Maßstabes ist 10 µm bei einer Vergrößerung von H = 710 µm (100 : 1) (Einzelheiten siehe Anhang G).
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Anhang G (normativ)
Herstellung der Okulareinsätze
G.1 Allgemeines
Der Okulareinsatz ist erforderlich, um ein rechteckiges Gesichtsfeld im Mikroskop zu erzeugen. Nach 7.2 sollten zwei Okulareinsätze verfügbar sein. Alle in den Abschnitten G.2 und G.3 angegebenen Werte müssen mit einer Messgenauigkeit von 1 % eingehalten werden.
G.2 Mikroskope mit normalem Gesichtsfeld
Bei hundertfacher Vergrößerung hat in diesen Mikroskopen das Gesichtsfeld einen Durchmesser von etwa 1 000 µm auf der Probe. Dementsprechend hat der Okulareinsatz die in Tabelle G.1 angegebenen Werte. Für die Anordnung siehe Bild 4a.
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Tabelle G.1 � Maße für Okulareinsätze Typ A
Okulareinsatz mm
Probe µm
Maß des Quadrates 7,1 ) 7,1 710 ) 710
Dicke der Linien an der linken und oberen Seite 0,02 2
Dicke der Linien an der rechten unten unteren Seite 0,04 4
Liniendicke des Maßstabes 0,02 2
Einheit des Maßstabes 0,1 10
Breite der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Breite
0,02
0,03
0,04
0,06
0,08
0,12
2,0
3,0
4,0
6,0
8,0
12,0
Länge der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Breite
0,2 20
Durchmesser der Kreise auf der rechten Seite
0,030
0,055
0,11
0,22
3,0
5,5
11,0
22,0
Länge der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Länge
0,055
0,11
0,22
0,44
0,88
1,76
3,53
7,05
5,5
11
22
44
88
176
353
705
Breite der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Länge
0,02 2
Dicke 0,02 2 Linie auf der linken Seite
Länge 0,4 40
Dicke 0,02 2 Linie im unteren Teil
Länge 0,1 10
L1 = L2 0,8 80
w1 = w2 0,14 14
e 0,4 40
t 0,1 10
Durchmesser der Kreise 0,07 7
Zwei Ellipsen und zwei Kreise auf der linken Seite, siehe Bild G.1
e2 0,6 60
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G.3 Großfeldmikroskope
Diese Mikroskope haben bei einer Vergrößerung von 200:1 ein Gesichtsfeld von 1 000 µm Durchmesser auf der Probe. Aus diesem Grund haben die Maße des Okulareinsatzes Typ B die in Tabelle G.2 angegebenen Werte. Für die Anordnung siehe Bild 4b.
Tabelle G.2 � Maße für Okulareinsätze Typ B
Okulareinsatz mm
Probe µm
Maß des Quadrates 14,2 ) 14,2 710 ) 710
Dicke der Linien an der linken und oberen Seite 0,04 2
Dicke der Linien an der rechten unten unteren Seite 0,08 4
Liniendicke des Maßstabes 0,02 1
Einheit des Maßstabes 0,2 10
Breite der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Breite
0,04 0,06 0,08 0,12 0,16 0,24
2,0 3,0 4,0 6,0 8,0
12,0
Länge der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Breite 0,4 20
Durchmesser der Kreise auf der rechten Seite
0,06 0,110 0,220 0,440
3,0 5,5
11,0 22,0
Länge der Linien auf der rechten Seite für die Bewertung der Länge
0,11 0,22 0,44 0,88 1,76 3,53 7,05
14,10
5,5 11 22 44 88
176 353 705
Breite der Länge auf der rechten Seite für die Bewertung der Länge 0,04 2
Dicke 0,04 2 Linie auf der linken Seite
Länge 0,8 40
Dicke 0,04 2 Linie im oberen Teil
Länge 0,2 10
L1 = L2 1,6 80
w1 = w2 0,28 14
e 0,8 40
t 0,2 10
Durchmesser der Kreise 0,14 7
Zwei Ellipsen und zwei Kreise an der linken Seite, siehe Bild G.1
e2 1,2 60
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Bild G.1 � Parameter für die Einschlüsse auf der linken Seite von Bild 4
t = 10 µm, e = 40 µm, e2 > 40 µm
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Anhang H (normativ)
Grundlagen für die Berechnung der Richtreihenbilder
H.1 Form
Ellipse mit:
4
-)), wLa (H.1)
Kreis mit:
4
2 -), da (H.2)
H.2 In einer Spalte k ändern sich die Werte zwischen zwei Zeilen wie:
Lq+1 = 2 ) Lq (H.3)
wq+1 = 62 ) wq (H.4)
aq+1 = 2 ) 62 ) aq (H.5)
H.3 Innerhalb einer Zeile ändern sich die Werte der Spalten wie:
Lk+1 = Lk (H.6)
wk+1 = 2 ) 62 ) wk (H.7)
ak+1 = 2 ) 62 ) ak (H.8)
H.4 Entsprechend Abschnitt 1 ist die größte Länge 1 410 µm. Ausgehend von dieser maximalen Länge werden alle Werte Lq berechnet.
Für a und w beginnt die Berechnung mit Zeile 6, Spalte 3 mit L = 176,25 µm und a = 1 600 µm2. Hieraus errechnet sich w = 11,56 µm. Diese Werte sind gerundet in Tabelle 2 angegeben.
ANMERKUNG Durch diese Definition erscheinen dieselben Werte der Fläche in jeder Spalte mit einer Verschiebung von einer Zeile.
Die Änderung des Länge-zu-Breite-Verhältnisses zwischen zwei Zeilen innerhalb einer Spalte ist gegeben durch
q
q
1q
1q2
w
L
w
L,
7
7 (H.9)
und zwischen zwei Spalten für eine Zeile gegeben durch
w
L
=
w
L
+
+
k
k
k
k )) 22
1
1
1 (H.10)
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H.5 Für Spalte 6 ist L = w. In diesem Fall gilt
Lq+1 = 2 ) Lq (H.11)
wq+1 = 2 ) wq (H.12)
aq+1 = 4 ) aq (H.13)
H.6 In Tabelle 2 sind die entsprechend Abschnitt H.1 bis Abschnitt H.5 berechneten Werte gerundet wiedergegeben.
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Anhang K (normativ)
Regeln für die Klassierung
K.1 Definition von Klassen
Die Richtreihe ist für eine Handauswertung durch Bildreihenvergleich entwickelt. Aus diesem Grund ist vorge-schlagen worden, dass die Bilder die oberen Klassengrenzen wiedergeben. Für einen Einschluss wird zunächst die Länge entsprechend der Zeile q klassiert, anschließend wird seine Breite entsprechend der Klasse k klassiert. Für die Breite ist die Kennzeichnung z. B. w5.3, wenn der Einschluss entsprechend seiner Länge in Zeile 5 und entsprechend seiner Breite in Spalte 3 klassiert wurde. Die Klassierung ergibt obere Werte für die Parameterlänge, -breite und -fläche. Für die Berechnung der endgültigen Ergebnisse bei der Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes werden Mittelwerte verwendet (siehe Anhänge P und U).
K.2 Klassierung der Länge
Eine Länge Lx wird in Klasse q klassiert, wenn
Lq-1 < Lx ! Lq (K.1)
Lx liegt oberhalb der Grenze der unteren Klasse und ist kleiner gleich der Grenze der oberen Klasse.
Lq und Lq-1 sind Bilder der Richtreihe, die Entscheidung kann durch unmittelbaren Vergleich gemacht werden. Eine Länge Lx von Zeile 9, Tabelle 2, ist definiert durch
L8 < Lx ! L9 oder 705 < Lx ! 1 410 µm (K.2)
K.3 Klassierung der Breite
Eine Breite wx fällt in die Klasse k, wenn
wk-1 < wx ! wk (K.3)
Eine Breite in Zeile 7 wird in Spalte 3 klassiert, wenn
w7.2 < w7.x ! w7.3 oder 6 < w7.x ! 16 µm (K.4)
Die ersten Klassen enthalten Einschlüsse mit Längen oder Durchmessern und Breiten entsprechend den unteren Grenzen
3 < Lx ! L1 µm (K.5)
2 < wx ! w1 µm, (K.6)
wenn in Produktnormen nichts anderes festgelegt ist.
K.4 Klassierung von Durchmessern
Einschlüsse, die in Spalte 6 klassiert werden, sind globular. Zum Beispiel ist ein Einschluss, der auf Grund seiner Länge in Zeile 2 klassiert ist, globular, wenn
w2.4 < w2.x ! w2.6 oder 8 < w2.x ! 11,0 µm (K.7)
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Für Zeile 5 gilt
w5.5 < w5.x ! w5.6 oder 65 < w5.x ! 88,0 µm (K.8)
In diesen Beispielen sind Länge und Breite identisch mit dem Durchmesser des globularen Einschlusses.
K.5 Klassierung der Fläche
Eine Fläche wird in Zeile q und Spalte k klassiert, wenn
aq.k-1 < aq.x ! aq.k (K.9)
Für einen Einschluss, der auf Grund seiner Länge in Zeile 4 klassiert wird, wird die Fläche in Zeile 4, Spalte 3, klassiert, wenn
a4.2 < a4.x ! a4.3 oder 71 < a4.x ! 200 µm2 (K.10)
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Anhang L (informativ)
Vergleich von Einschlussarten in unterschiedlichen Normen
Tabelle L.1 gibt eine Möglichkeit, die Arten von Einschlüssen, wie sie in Anhang A definiert sind, auf Grund der Farbe mit Klassen anderer Normen zu vergleichen.
Tabelle L.1 � Klassen von Arten von Einschlüssen nach Definitionen unterschiedlicher Normen (siehe Anhang W)
ASTM E45 DIN 50602 NF 04-106 SS 111116 EN 10247
A SS A A EA
C OS C C EC
B OA B B EB
D OG D D ED
� � � � EAD
� � � � EF
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Anhang M (informativ)
Ermittlung der größten Einschlüsse
Für die Ermittlung der größten Einschlüsse wird das in Tabelle M.1 wiedergegebene Formblatt zum Auf-schreiben und Berechnen empfohlen. Wiedergegeben ist die Auswertung von gestreckten Einschlüssen der Gruppe (EA), PL, Pa sowie globulare Einschlüsse der Arten # (ED), Pd, Pa.
In dem in Tabelle M.1 angegebenen Beispiel wird angenommen, dass in Probe 1 der größte Einschluss der Art in Zeile 7, Spalte 2, klassiert wurde. Dies ergibt entsprechend Tabelle 2 eine Länge L von 353 µm 8 PL1 = 353 µm, eine Fläche von 1 600 µm2 8 Pa1 = 1 600 µm2 (Entsprechendes gilt für die nächsten Proben für die Werte von PLs und Pas).
Der größte Einschluss der Art wurde klassiert in Zeile 4, Spalte 6. Dies gibt entsprechend Tabelle 2 einen Durchmesser d von 44 µm 8 Pd1 = 44 µm, eine Fläche a von 1 525 µm2 8 Pa1 = 1 525 µm2 (Entsprechendes gilt für die weiteren Proben).
In dem Beispiel ist die mittlere Länge der größten Einschlüsse von 3 Proben PL = 206 µm (617 : 3 µm) und
Pa = 1 255 µm2 für die Art der Einschlüsse sowie Pd = 26 µm (77 : 3 µm) und Pa = 667 µm2 für die Art der Einschlüsse.
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Tabelle M.1 � Formblatt zum Aufschreiben und Berechnen für die Ermittlung der größten Einschlüsse
Auswertung gestreckter Einschlüsse, Gruppe , PL, Pa sowie globularer Einschlüsse, Gruppe , Pd, Pa
Probe Nra Spalte 1 bis 5 Spalte 1 bis 5 Spalte 7 bis 9 Spalte 6
Klasseb PLsc Pas
e Klasse PLs Pas Klasse PLs Pas Klasse Pdsd
Pasf
1 7.2 353 1 600 4.6 44 1 525
2 5.3 88 565 3.6 22 380
3 6.3 176 1 600 2.6 11 95
...
Summe 617 3 765 77 2 000
mittlerer Wert P in µm
PL 206 Pd 26
mittlerer Wert Pa in µm2
1 255 667
Vergrößerung Fläche des Messfeldes
H = 710 µm (100 x) 0,50 mm2
gesamte Messfläche der Proben
600 mm2 an 3 Proben
a Nummer der Proben b Klasse, Zeile q, Spalte k c Länge für die Klasse q.k
d Durchmesser für die Klasse q.6 e Fläche für die Klasse q.k f Fläche für die Klasse q.6
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Anhang N (informativ)
Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern
N.1 Allgemeines
Für die Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern wird das in Tabelle N.1 angegebene Formblatt zum Aufschreiben und Berechnen empfohlen. In der Tabelle sind Beispiele angegeben für die Auswertung gestreckter Einschlüsse der Arten , und (EA), Mn, ML sowie globulare Einschlüsse der Art (ED), Mn, Md. Für die Auswertung von Mn und Ma von Einschlüssen der Gruppe ED und EA wird das in Tabelle N.2 wiedergegebene Formblatt empfohlen.
N.2 Auswertung von Mn
Mns ist die größte Anzahl der Einschlüsse in einem Messfeld in einer Probe für jede Einschlussart, unabhängig von deren Größe. Für die Aufschreibung kann das Formblatt entsprechend Tabelle N.1 benutzt werden, das in erster Linie für die Aufzeichnung der Arten zur Berechnung von ML und Md entwickelt wurde.
N.3 Auswertung von Mn, ML und Md
Mns ist die Anzahl der Einschlüsse in einer Probe in einem Messfeld unabhängig von deren Größe. Diese Zahl wird in der Zeile entsprechend der Länge des Einschlusses oder seines Durchmessers (Spalte 6) in dem Formblatt nach Tabelle N.1 eintragen. In dem Feld mit den größten Einschlussparametern wurden in dem Beispiel Tabelle N.1 vier Einschlüsse der Art mit einer Länge entsprechend Zeile 2 gefunden, die jeder 11 µm lang sind. Dies gibt eine Gesamtlänge von 44 µm. Ein Einschluss hat eine Länge entsprechend der Zeile 3 mit 22 µm usw. Für jede Probe werden die Gesamtanzahlen der Einschlüsse und ihre gesamte Länge addiert. Der Endwert ist der Mittelwert der Einzelergebnisse aller Proben.
Messfeld / µm = und /Messfeldµm = Messfeld / = s
dsd
s
LsL
s
nsn
N
MM
N
MM
N
MM
999
Wenn mehrere Messfelder abgerastert werden (z. B. 3, Messfelder 1 bis 3) ist es einfacher, getrennt zu notieren.
Messfeld 1: 4 x (2) + 1 ) (3) + 1 ) (4) + 1 ) (5) 8 ML1 = 4 ) 11 + 1 ) 22 + 1 ) 44 + 1 ) 88 = 198 µm/Messfeld,
Messfeld 2: 1 x (1) + 2 ) (3) + 1 ) (4) + 1 ) (5) 8 ML2 = 1 x 5,5 + 2 ) 22 + 1 ) 44 + 1 ) 88 = 181,5 µm/Messfeld,
Messfeld 3: 2 ) (1) + 2 ) (3) + 3 x (4) 8 ML3 = 2 ) 5,5 + 2 ) 22 + 1 ) 44 = 99 µm/Messfeld.
Aus diesen Ergebnissen wird der Wert mit den längsten Einschlüssen ausgesucht: ML = max (ML), Md = max (Md). In diesem Fall ist MLs = 198 µm/Feld.
N.4 Auswertung von Mn und Ma
Für Ma gibt das in Tabelle N.2 wiedergegebene Formblatt eine Anleitung für die Auswertung gemeinsam mit Mn. In einer Probe wurden in dem Messfeld mit den größten Einschlussparametern 4 Einschlüsse der Art in Zeile 2, Spalte 3, mit einer Fläche von 25 µm2 klassiert (siehe Tabelle 2). Dies gibt eine Gesamtfläche von 100 µm2.
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Die Summe ergibt 7 Einschlüsse mit einer Gesamtfläche von 936 µm2. Für die Art wurde ein Einschluss mit einer Fläche von 95 µm2 gefunden.
Der Endwert für alle Proben wird berechnet durch:
Messfeld / µmundMessfeld / 2
s
asa
s
nsn
N
M = M
N
M = M
99
Werden mehrere Messfelder abgerastert (z. B. 2), ist es einfacher, getrennt aufzuschreiben.
Messfeld 1:
4 x (2,3) + 1 ) (3,3) + 1 ) (4,3) + 1 ) (5,3) 8 Ma1 = 4 ) 25 + 1 ) 71 + 1 ) 200 + 1 ) 565 = 936 µm2/Messfeld,
Messfeld 2:
1 x (1,3) + 2 ) (2,4) + 1 ) (4,3) + 2 ) (5,2) 8 Ma2 = 1 ) 9 + 2 ) 71 + 1 ) 200 + 2 ) 200 = 751 µm2/Messfeld
Von diesen Ergebnissen wird der größte Wert je Eindruckart aufgeschrieben. Das ist in diesem Beispiel 936 µm2/Messfeld.
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Tabelle N.1 � Formblatt zum Aufschreiben und Berechnen für die Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern
Auswertung von Mn, ML für gestreckte Einschlüsse der Art , ,
Auswertung von Mn, Md für globulare Einschlüsse der Art
Zeile Spalten 1 bis 5 Spalten 1 bis 5 Spalten 7 bis 10 Spalte 6
Nummer L max
$ma
Anzahl der Einschlüsseb
Gesamtlängec Anzahl der Einschlüsse
Gesamtlänge Anzahl der Einschlüsse
Gesamtlänge Anzahl der Einschlüsse
Gesamt-durchmesser
d max
µm
1 5,5 5,5
2 11 4 44 1 11 11
3 22 1 22 22
4 44 1 44 44
5 88 1 88 88
6 176
7 353
8 705
9 1 410
> 9
Mns 7 1
MLs oder Mds in µm/Messfeld 198 11
Vergrößerung Messfeldfläche
H = 710 µm (100 x) 0,50 mm2
Gesamte vermessene Fläche auf der Probe
200 mm2
a Lmax in µm: Größte Länge der Klasse je Zeile
b Anzahl der erfassten Einschlüsse je Zeile c Längensumme entsprechend der Auswertung je Zeile: c = a x b
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Tabelle N.2 � Formblatt zum Aufschreiben und Berechnen für die Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern Mn, Ma
Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern
Spalten 1 bis 5 Spalten 1 bis 5 Spalten 7 bis 10 Spalte 6
Zeile Nummer Anz. der
Einschl.a Klasse
q.kb a max
µm2 c
Gesamt-fläched
Anz. der Einschl.
Klasse q.k
a max
µm2 Gesamt-
fläche Anz. der Einschl.
Klasse q.k
a max µm2
Gesamt-fläche
Anz. der Einschl.a
Klasse q.kb
a max
µm2 c Gesamt-fläched
1
2 4 2.3 25 100 1 2.6 95 95
3 1 3.3 71 71
4 1 4.3 200 200
5 1 5.3 565 565
6
7
8
9
> 9
Mns 7 1
Mas 936 95
Vergrößerung: H = 710 µm (100 x) Messfeldfläche: 0,50 mm2
Gesamte vermessene Fläche auf der Probe 200 mm2
a Anzahl der Einschlüsse in einem Messfeld b Klasse q.k zur Ermittlung von a max c
a max in µm2: Flächenparameter für die Zeile q und Spalte k. Größte Fläche der Klasse q.k d Flächensumme entsprechend der Auswertung je Zeile: d = a x c
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Anhang P (informativ)
Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes
P.1 Allgemeines
Für die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes werden die in den Tabellen P.2 bis P.5 angegebenen Formblätter zum Aufschreiben und Berechnen empfohlen. Für die Berechnung sind für die einzelnen Klassen Mittelwerte erforderlich, die entsprechend Anhang T berechnet werden. Sie sind in Anhang U zusammengefasst. Diese Zusammenfassungstabelle ist unter Tabelle P.1 noch einmal angegeben, um die Benutzung einfacher zu machen.
P.2 Auswertung von Kn, KL und Kd
Während der Rasterung (siehe 8.3.2) werden für jedes Messfeld alle Einschlüsse klassiert entsprechend ihrer Länge, d. h., in dem Formblatt, Tabelle P.2, wird in der entsprechenden Zeilennummer die Anzahl der Einschlüsse aufgezeichnet. Dies wird getrennt für die unterschiedlichen Arten von Einschlüssen gemacht. Am Ende der Auswertung wird für jede Zeile die Summe der Einschlussanzahlen ermittelt und aus der Anzahl der Messfelder die ausgewertete Fläche berechnet.
Diese Daten werden in das Formblatt entsprechend Tabelle P.3 übertragen. In den Beispielen in Tabelle P.2 sind die Werte für nur eine Probe angegeben. Falls mehrere Proben verwendet werden, um die Stichprobe statistisch besser abzusichern, werden in dem Formblatt entsprechend Tabelle P.3 die Summen der Einschlussanzahlen aller Proben notiert. Von diesem Wert wird die Gesamtlänge der Einschlüsse berechnet.
Die Zwischensumme ist die Summe aller Einschlüsse (für die Art z. B. 39) und die Gesamtlänge (für die Art z. B. 1 111 µm). Entsprechend der verwendeten Vergrößerung ist der Faktor zur Bildung des Mittelwertes
0,71, siehe Tabelle P.1. Für die Arten g und g ist die gesamte Länge 1 556,5 µm. Multipliziert mit 0,71 gibt dies die gewichtete Größe von 1 105 µm.
Die endgültigen Werte ergeben sich durch Bezug auf die gesamte ausgewertete Fläche von 15 mm2.
Der Wert Kn der g- und g-Arten ergibt insgesamt 98/15 = 6,5 Einschlüsse/mm2. Der Wert KL ist 1 105/15 = 74 µm/mm2. Die mittlere Größe je Einschluss ist die gewichtete Größe dividiert durch die Anzahl der Einschlüsse 1 105/98 = 11 µm.
P.3 Auswertung von Kn und Ka
Der Parameter Ka muss immer zusammen mit Kn ausgewertet werden. Für die Fläche wird jeder Einschluss innerhalb der Messfelder entsprechend der Zeile q und Spalte k klassiert. In Tabelle P.4 muss für jede Spalte und alle Zeilen die Anzahl der Einschlüsse notiert werden. Die Gesamtzahl und die ausgewertete Fläche wird am Ende der Auswertung wie bei der Auswertung von KL berechnet (siehe Tabelle P.2). Diese Werte werden in Tabelle P.5 übertragen. In dieser Tabelle gibt es eine zusätzliche Spalte für globulare Einschlüsse der Art b, in welche die Werte entsprechend Tabelle P.3 eingetragen werden. Die weitere Berechnung entspricht der für KL (siehe Tabelle P.3).
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P.4 Begrenzte Auswertebereiche
In einigen Fällen ist es nicht erforderlich, den Mittelwert für alle Einschlüsse zu berechnen, sondern lediglich für die großen. In diesem Fall wird mit der Auswertung begonnen, z. B. ausgehend von einer bestimmten Zeile. Ein Beginn bei Zeile 4 z. B. bedeutet, dass alle Einschlüsse mit einer Länge kleiner gleich den Bildern der Zeile 4 entsprechend Bild 5 nicht berücksichtigt werden. Dies muss im Formblatt gekennzeichnet werden.
Will man für Ka nur Einschlüsse mit einer Fläche größer einem vorgegebenen Wert auswerten, ist die Vor-gehensweise etwas komplizierter. Aus Tabelle 2 folgt, dass für eine konstante Fläche sich die Zeile von Spalte zu Spalte ändert. Sollte die Auswertung begrenzt werden auf Einschlüsse mit einer Fläche größer als 200 µm2, sind die Anfangspunkte der Zeile 4, Spalte 4 oder 10, der Zeile 5, Spalte 3 oder 9, der Zeile 6, Spalte 2 oder 8 und der Zeile 7, Spalte 1 oder 7 für die Klassierung.
In Tabelle P.6 sind diese Werte angegeben unter der Nummer 7 �Startpunkt�. Das Formblatt ist erweitert durch Zeile 3, Spalte 6 für Einschlüsse der Art mit einer Fläche größer 95 µm2.
Einschlüsse, die in Spalte 7 klassiert werden, werden nur berücksichtigt, wenn ihre Länge in Zeile 7, 8 oder 9 klassiert wurde. Bis auf diese Begrenzung ist die folgende Auswertung die Gleiche, wie sie in den Tabellen P.4 und P.5 für Kn und Ka beschrieben wurde. Die entsprechenden Formblätter sind in Tabelle P.6 und Tabelle P.7 angegeben.
Tabelle P.1 � Mittlere Faktoren Q
Vergrößerung
H = 1 410 µm H = 710 µm H = 350 µm
Länge oder Durchmesser 1,41 0,71 0,355
Breite 1,00 0,50 0,25
Fläche der gestreckten Einschlüsse
1,41 0,355 0,088
Fläche der globularen Einschlüsse
2,00 0,50 0,125
Tabelle P.2 � Formblatt zum Aufschreiben für die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes Kn, KL, Kd
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art , , Kn, KL
Auswertung globularer Einschlüsse der Art , Kn, Kda
gestreckt globular
g g g b
Zeile Nummerc
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
1 b d 1, 2, 1, 3, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 3, 1, 2, 1, 1, 1, 3, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 3
37 1, 2, 1, 3, 2, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 2
19
2 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
13 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1
22 1, 1 ,1, 2, 1 6
3 1, 1, 2, 3, 1, 2, 1, 1
12 b d
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Tabelle P.2 (fortgesetzt)
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art , , Kn, KL
Auswertung globularer Einschlüsse der Art , Kn, Kd 1)
gestreckt globular
g g g b
Zeile Nummerc
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
Anzahl der Einschlüsse
Ges.-zahl
4 1, 3, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1
12
5 1, 1 2
6
... > 9
eGesamt-zahl
39 59 25
Vergrößerung: H = 710 µm (100x) Fläche des Messfeldes: 0,5 mm2
30 Messfelder ) 0,5 mm2 = 15 mm2
Anzahl der Messfelder gesamte Messflächef
58 Messfelder ) 0,5 mm2
= 29 mm2
Anzahl der Einschlüsse in den Messfeldern: ausgewertet je Messfeld
a Auswertung von Anzahl, Länge oder Durchmesser ohne Berücksichtigung der Breite b Anzahl der Einschlüsse einer Länge entsprechend der Klasse q der Zeile. Ein Messfeld kann Einschlüsse mehrerer Klassen enthalten, z. B. 1 Einschluss Zeile 5 + 2 Einschlüsse Zeile 3 c Nummer der Zeile, mit der Länge oder Durchmesser festgelegt werden d Gesamtzahl der Einschlüsse je Zeile zum Übertrag in das Auswerteblatt e Gesamtzahl je Einschlussart zum Übertrag in das Auswerteblatt f Aus der Gesamtzahl der Messfelder und der Fläche des Messfeldes wird die gesamte vermessene Fläche berechnet. Die gesamte vermessene Fläche kann für jede Einschlussart unterschiedlich sein
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Tabelle P.3 � Formblatt zum Berechnen des mittleren Einschlussgehaltes Kn, KL, Kd
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art ", $, # Kn, KL � Auswertung globularer Einschlüsse der Art % Kn, Kd a
"g Spalten 1 bis 5 %g Spalte 6 $ Spalten 1 bis 5 # Spalten 7 bis 10 %b Spalte 6 Zeile
Nummer Maximale Größe µm
Anzahl der Einschlüsse
GesamtlängeAnzahl der
Einschlüsse Gesamtdurch-
messer Anzahl der
Einschlüsse Gesamtlänge
Anzahl der Einschlüsse
GesamtlängeAnzahl der
Einschlüsse Gesamtdurch-
messer
1 5,5 b c 37 203,5 19 104,5
2 11 13 143 22 242 6 66
3 22 12 264
4 44 12 528
5 88 2 176
6 176
> 9 > 1 400 e1
f1
e2
f2 e
3 f3
Zwischensummed 39 1 111 59 445,5 25 170,5
Mittlerer Faktor g 0,71 g 0,71
Gewichtete Zwischensumme in µm
h1 1 105
h2 121
Gesamte Messfläche in mm2 a1 = 15 a2 = 29
Kn, mittlere Anzahl der Ein-schlüsse / mm2
i1 6,5
i2 0,9
Mittlere Einschlussgröße in µm j 11 4,8
KL oder Kd in µm/mm2 k 74 k 4,2 a Maximale Größe in µm: Wert der Länge oder des Durchmessers des Richtreihenbildes je Zeile. Dieser Parameter entspricht der maximalen Größe je Zeile b Anzahl der klassierten Einschlüsse c Gesamtlänge oder -durchmesser in dieser Klasse: c = a x b d Zwischensumme: Gesamtzahl der Einschlüsse in e, Gesamtlänge der Einschlüsse in f
g Mittlerer Faktor aus Tabelle P.1
h Gewichtete Größe (Länge oder Durchmesser h = f ) g. Die gewichtete Größe kann aus der Summe mehrerer Einschlussarten gebildet werden. h1 = f1 + f2) x g und h2 = f3 x g i
Kn, mittlere Anzahl der Einschlüsse je mm2: Gesamtzahl e dividiert durch die gesamte Messfläche e = e1 + e2 und e = e3, i1 = (e1 + e2)/a1 und i2 = e3/a2 j Mittlere Größe der Einschlüsse, Länge oder Durchmesser j = h/e k Mittlere Größe je mm2: KL-Länge oder Kd-Durchmesser k = h dividiert durch die gesamte Messfläche. k = h/(gesamte Messfläche)
ANMERKUNG In diesem Beispiel wurden die gewichteten und mittleren Werte für graue Einschlüsse als (%g + #g) zusammengefasst und für die schwarze Einschlüsse (nur #b) berechnet.
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Tabelle P.4 � Formblatt zum Aufschreiben des mittleren Einschlussgehaltes Kn, Ka für zeilenförmige sowie globulare Einschlüsse der Gruppe EA
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art "g, Kn, Ka � Auswertung globularer Einschlüsse der Art %g, Kn, Kaa b
(Gleiche Formblätter für Einschlüsse der Arten $ oder #)
Zeilec q
"g Spalte 1 Anzahl der
Einschlüsse Gesamtzahl
"g Spalte 2 Anzahl der Einschlüssec
Gesamtzahl"g Spalte 3 Anzahl der
Einschlüsse Gesamtzahl
g Spalte 4 Anzahl der
Einschlüsse Gesamtzahl
"g Spalte 5 Anzahl der
Einschlüsse Ges.-zahl
%g Spalte 6 Anzahl der
Einschlüsse Gesamtzahl
1 d e d e 1, 2, 1, 3, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 3, 1, 2, 1, 1, 1, 3, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 3
37
2 1, 1, 1 3 1, 2, 1, 1, 2, 1, 2
10 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 1
22
3 1, 1, 1, 1, 1 5 1, 1, 1, 2, 1, 1 7
4 1, 2, 1, 1, 1 6 1, 1, 1, 1, 1, 1 6
5 1, 1 2
6
9
Summe je Art
16 23 59
Vergrößerung: H = 710 µm (100x) Fläche des Messfeldes: 0,5 mm2 f 30 Messfelder × 0,5 mm2 = 15 mm2
Anzahl der Messfelder gesamte Messfläche
a Für jedes Messfeld wird die Anzahl der Einschlüsse entsprechend der Art eingetragen. Ein Messfeld kann Einschlüsse mehrerer Klassen enthalten, z. B. 1 Einschluss Klasse 2.3 + 1 Einschluss Klasse 2.4 b Auswertung nach der Fläche: Es wird entsprechend der Richtreihenbilder ausgewertet, die Breite durch Klassierung in den Spalten k berücksichtigt c q Nummer der Zeile zur Klassierung der Länge
c k Nummer der Spalte zur Klassierung der Breite d
Anzahl der Einschlüsse je Klasse e
Gesamtzahl der Einschlüsse für Übertrag in das Formblatt zur Berechnung f
Die gesamte Anzahl der ausgewerteten Messfelder sowie die Fläche je Messfeld werden aufgeschrieben, und die Gesamtmessfläche in das Formblatt zur Berechnung übertragen
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Tabelle P.5 � Formblatt zum Berechnen des mittleren Einschlussgehaltes Kn, Ka
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art "g, Ka, Kn � Auswertung globularer Einschlüsse der Art %, Ka, Kn
(Gleiche Formblätter für Einschlüsse der Arten $ und #)
"g Spalte 1, 2 "g Spalte 3 "g Spalte 4 "g Spalte 5 %g Spalte 6 %b Spalte 6
Zeilen Nr Anzahl
Fläche der Klasse
Gesamt-fläche
Anzahl Fläche der
Klasse Gesamt-
fläche Anzahlb Fläche der
Klassea Gesamt-flächec Anzahl
Fläche der Klasse
Gesamt-fläche
Anzahl Fläche der
Klasse Gesamt-
fläche Anzahl
Fläche der Klasse
Gesamt-fläche
1 9 � � � � � � 37 24 888 19 24 456
2 3 25 75 10 71 710 � � � 22 95 2 090 6 95 570
3 5 71 355 7 200 1 400 � � � 380 380
4 6 200 1 200 6 565 3 390 � � � 1 525 1 525
5 2 565 1 130 1 600 6 100 6 100
6 1 600 � 4 525 24 500 24 500
> 9 � � � e � f � � � � � �
Zwischen-summed
16 2 760 23 5 500 59 2 978 25 1 026
Summe Gesamtzahl der Einschlüsse l 39 8 260 Gesamtfläche der Einschlüsse m 59 2 978 25 1 026
Mittlerer Faktor g 0,355 0,5 0,5
Gewichtete Flä-chensumme in µm2
h 2 932 1 489 513
Abgerasterte Fläche in mm2
15 15 29
Kn, Anzahl/mm2 i 206 3,9 0,9
Mittlere Fläche je Einschluss in µm2
j 75 25 21
Ka, µm2/mm2 k 195 99 18
a a in µm2: Fläche der Klasse q.k aus Tabelle 2. Es ist der maximale Flächenwert der Klasse q.k b Anzahl der ausgewerteten Einschlüsse c Gesamtfläche der ausgewerteten Einschlüsse der Klasse q.k: c = a x b
d Zwischensumme: Gesamtzahl und Gesamtfläche der in Spalte ke ausgewerteten Einschlüssef
g Mittlerer Faktor aus Tabelle P.1
h Gewichtete Fläche: h = m x g i
Kn, mittlere Anzahl je mm2 Gesamtzahl l/(gesamte Messfläche) j mittlere Fläche je Einschluss j = h/l k
Ka mittlere Fläche je mm2: k = h/(gesamte Messfläche) l Gesamtzahl der Einschlüsse m Gesamtfläche der Einschlüsse
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Tabelle P.6 � Formblatt zum Aufschreiben für die Ermittlung des begrenzten mittleren Einschlussgehaltes Kn, Kada,b,g
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art &b, Kn, KaL � Auswertung globularer Einschlüsse der Art %b, Knd, Kada, b, g
(Gleiche Formblätter für Einschlüsse der Arten " und $)
#b Spalte 7 #b Spalte 8 #b Spalte 9 Spalte 10 %b Spalte 6
Zeilecq Anzahl der Einschlüsse ck
Gesamtzahl Anzahl der
Einschlüsse Gesamtzahl
Anzahl der Einschlüsse
Gesamtzahl Anzahl der
Einschlüsse Gesamtzahl
Anzahl der Einschlüsse
Gesamtzahl
3 d e 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
16
4 1, 1, 1, 1 4
5 1, 1, 1 3 d e
6 1, 1, 1, 1, 1, 1 6 1 1
7
8
> 9
Summe je Art
6
4 20
Vergrößerung: H = 710 µm (100x) Fläche des Messfeldes: 0,5 mm2
f 6 Proben ) 200 mm2 = 1 200 mm2
a Anzahl der Einschlüsse je Art b Ermittlung der Fläche cq Nummer der Zeile zur Klassierung der Länge ck Nummer der Spalte zur Klassierung der Breite
d Anzahl der Einschlüsse e Anzahl der Einschlüsse für Übertrag in das Formblatt zur Berechnung f Gesamtmessfläche aller Proben bei begrenzter Auswertung g Startpunkt: für gestreckte Einschlüsse: a > 200 µm2 Zeilen: 4 5 6 7 Spalten: 4 3 2 1 oder Spalten: 10 9 8 7 Startpunkt für globulare Einschlüsse: a > 95 µm2 Zeile 3: Spalte 6
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Tabelle P.7 � Formblatt zum Berechnen des begrenzten mittleren Einschlussgehaltes Kn, KaL, Kad
Auswertung gestreckter Einschlüsse der Art #b, Kn, KaL � Auswertung globularer Einschlüsse der Art %b,, Kn, Kadn
(Gleiche Formblätter für Einschlüsse der Arten " und $)
#b Spalte 7 #b Spalte 8 #b Spalte 9 #b Spalte 10 %b Spalte 6
Zeilen Nr Anzahl
Fläche der Klasse
Gesamt-fläche
Anzahl Fläche der
Klasse Gesamt-
fläche Anzahlb Fläche der
Klassea Gesamt-flächec Anzahl
Fläche der Klasse
Gesamt-fläche
Anzahl Fläche der
Klasse Gesamt-
fläche
3 � � � � � � 71 200 16 380 6 080
4 � � � 71 200 565 4 1 525 6 100
5 � � � 200 3 565 1 695 1 600 6 100
6 � � � 6 565 3 390 1 1 600 1 600 4 525 24 500
7 566 1 600 4 525 12 800 � � �
8 1 600 4 525 12 800 36 200 � � �
... > 9 � � e � f � �
Zwischen-summed
6 3 390 4 3 295 20 12 180
Summe Gesamtsumme der Einschlüssel 10 6 685 Gesamtfläche der Einschlüssem 20 12 180
Mittlerer Faktor aus Tabelle P.1
g 0,355 0,5
Gewichtete Flächensumme in µm2
h 2 373 6 090
Abgerasterte Fläche in mm2
o 1 200 1 200
Kn Anzahl/mm2 i 0,008 3 0,017
Mittlere Fläche je Einschluss in µm2
j 237 305
Kad µm2/mm2 k 2 5,1 a
a in µm2: Fläche der q.k aus Tabelle 2. Es ist der maximale Flächenwert der Klasse q.k b Anzahl der ausgewerteten Einschlüsse c Gesamtfläche der ausgewerteten Einschlüsse der Klasse q.k: c = a ) b d Zwischensumme e Gesamtzahl der in Spalte k ausgewerteten Einschlüsse f Gesamtfläche der in Spalte k g Mittlerer Faktor aus Tabelle P.1 h Gewichtete Fläche: h = m ) g
i KnR, mittlere Anzahl je mm2 Gesamtzahl l/(gesamte Messfläche)
j Mittlere Fläche je Einschluss: j = h/L k
KaR mittlere Fläche je mm2: k = h/(gesamte Messfläche) l Gesamtsumme der Einschlüsse m Gesamtfläche der Einschlüsse
n Startpunkt für gestreckte Einschlüsse a > 200 µm2 Zeile: 4 5 6 7 Spalten: 4 3 2 1 oder Spalten: 10 9 8 7
Startpunkt für globulare Einschlüsse: a > 95 µm2 Zeile 3 Spalte 6
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Anhang Q (normativ)
Berechnungsgrundlagen für die Auswertung
Q.1 Ermittlung der größten Einschlüsse
Die Auswertung wird grundsätzlich bei einer Vergrößerung von H = 710 µm gemacht. Das Kurzzeichen für die Ermittlung der größten Einschlüsse ist P. Es wird kombiniert mit den Parametern L, d und a sowie s für eine Probe. Eine einfache Beschreibung der Berechnung ist in Anhang M gegeben.
Alle Werte werden für die unterschiedlichen Arten von Einschlüssen getrennt ermittelt.
Der Wert PL, die größte Länge eines Einschlusses, ist für den größten Einschluss in einem Messfeld, gegeben durch PLs = Lq µm
µms
LsL
N
P = P9
(Q.1)
Für globulare Einschlüsse gilt Pds = dq µm für den größten Einschluss
µms
dsd
N
P = P9
(Q.2)
Falls nach der Fläche ausgewertet wird, ergibt die Berechnung Pas = aq.k µm2 für den größten Einschluss
2
s
asa µm
N
P = P9
(Q.3)
Q.2 Ermittlung des Messfeldes mit den größten Einschlussparametern
Die Auswertung wird grundsätzlich bei einer Vergrößerung von H = 710 µm gemacht.
Daher ist das Ergebnis immer bezogen auf eine Fläche von 0,5 mm2. Eine einfache Beschreibung der Berechnung ist in Anhang N gegeben.
Q.2.1 Berechnung von Mn
Wenn Mns die Anzahl der Einschlüsse im Feld mit den größten Einschlussparametern einer Probe ist, ergibt sich der endgültige Wert aus
/Messfelds
nsn
N
M = M9 (Q.4)
Q.2.2 Berechnung von ML
Die Länge MLs ist die Summe der Längen aller Einschlüsse in dem Feld mit den meisten Einschlüssen klassiert in einer Zeile q.
MLs = : Lq µm/Messfeld (Q.5)
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Der endgültige Wert ist
dµm/Messfels
LsL
N
M = M9
(Q.6)
Q.2.3 Berechnung von Md
Hier gilt das Gleiche wie für ML.
Mds = : dq µm/Messfeld (Q.7)
dµm/Messfels
dsd
N
M = M9
(Q.8)
Q.2.4 Berechnung von Ma
Die Fläche Mas ist die Summe der Fläche aller Einschlüsse in dem Messfeld mit den meisten Einschlüssen entsprechend der Zeile q und Spalte k ermittelt als aq.K.
Mas = : aq.k µm2/Messfeld (Q.9)
Der endgültige Wert ist:
/Messfeldµm2
s
asa
N
M = M9 (Q.10)
Q.3 Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes
Auswertung von Kn, KL, Kd und Ka.
Für jedes Messfeld werden die Einschlüsse entsprechend ihrer Länge klassiert (d. h. einer Zeile zugeordnet) und ihre Anzahl nq notiert. Von dieser Aufschreibung wird die Gesamtlänge nq ) Lq für jede Zeile berechnet und dann die Gesamtzahl der Einschlüsse und die Gesamtlänge berechnet.
9,
)9
1qq
q
Ln (Q.11)
Diese Länge wird mit dem Faktor Q multipliziert, der entsprechend Anhang U berechnet wurde. Die ausgewertete Fläche ergibt sich aus der Fläche A je Messfeld (siehe 7.1) und der Anzahl der ausgewerteten Felder Ni:
2
i
1i
2
i
9
1q
n /mm1/mm1
i
NA
n
NA
n
K
N
q
),
),
99,
(Q.12)
2
i
9
1qq
L µm/mmNA
LnQ
Kq
)
))
,
9,
(Q.13)
EN 10247:2007 (D)
70
2
i
9
1qq
µm/mmNA
dnQ
Kq
d )
))
,
9,
(Q.14)
2
2
i
9
5
1
1q.kk.q
amm
µm
NA
anQ
KK
q
)
))
,
9,
,
(Q.15)
In Gleichung (Q.15) wird über die Spalten 1 bis 5 summiert. Ohne andere Vereinbarungen werden Einschlüsse, die in Spalte 6 klassiert sind, getrennt ausgewertet ebenso wie Einschlüsse, die in die Spalten 7 bis 10 klassiert wurden.
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Anhang R (normativ)
Ermittlung der Genauigkeit und der Abrasterparameter für die Ermittlung
des mittleren Einschlussgehaltes
Das Folgende gilt nur für eine Auswertung ohne Begrenzung (siehe 8.3.3.2). Für eine begrenzte Auswertung muss die gesamte Prüffläche ausgewertet werden.
Für eine nicht begrenzte Auswertung kann die Messung dadurch effektiver gemacht werden, dass die Anzahl der auszuwertenden Messfelder abhängig von der Vertrauensgrenze LC und der Größe der Einschlüsse berechnet wird. Von einer ersten Abschätzung werden die mittlere Länge der Einschlüsse (z. B. 22 µm) sowie ihre mittlere Anzahl je mm2 (z. B. 4) [ein Messfeld hat bei einer Vergrößerung von H = 710 µm (100-fach) eine Fläche von 0,5 mm2], notiert. Mit diesen Daten und der vorgegebenen Vertrauenswahrscheinlichkeit LC kann die Anzahl der auszuwertenden Messfelder Tabelle R.1 entnommen werden. Diese Tabelle ist begrenzt auf eine größte Anzahl von Messfeldern von 2 000. Die zulässigen Bereiche für eine Auswertung werden durch die schräge Linie in der Spalte �mittlere Größe� gekennzeichnet.
BEISPIEL Bei einer mittleren Länge von 22 µm ergibt sich ein Einschluss je mm2, und wird eine Vertrauensgrenze von 60 % gewünscht, ergeben sich 50 Messfelder bei einer Vergrößerung von H = 710 µm (100-fach). Ist die mittlere Länge 22 µm, und bei zwei Einschlüssen je mm2 im Mittel, ergibt sich eine Vertrauenswahrscheinlichkeit von 60 % bei einer Vergrößerung von H = 1 410 µm, wenn 30 Messfelder angerastert werden. 100 Messfelder müssen abgerastert werden, um eine Vertrauenswahrscheinlichkeit von 80 % bei einer Vergrößerung von H = 710 µm zu erreichen. 1 600 Messfelder sind erforderlich, um eine Vertrauenswahrscheinlichkeit von 90 % bei einer Vergrößerung von H = 350 µm zu erreichen.
Ist die mittlere Länge der Einschlüsse 5,5 µm, gibt es in Tabelle R.1 keine Verbindung zu irgendeiner Vertrauens-wahrscheinlichkeit bei einer Vergrößerung von H = 710 µm. Es würde sich eine sehr hohe Anzahl von Messfeldern ergeben. Tabelle R.1 ist für eine manuelle Auswertung erstellt worden. Den Werten liegt die Annahme zu Grunde, dass die Einschlussverteilung einer Poissonverteilung folgt.
Die Ermittlung der auszuwertenden Anzahl der Messfelder kann auf eine Probe eines Probensatzes begrenzt werden.
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Tabelle R.1 � Bestimmung der Anzahl abzurastender Messfelder LC: Vertrauenswahrscheinlichkeit
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Bild R.1 � Vorgehensweise für Mikroskope mit Handrasterung
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Anhang S (informativ)
Randfehlerkorrektur
S.1 Allgemeines
Zur Ermittlung der Größenverteilung von Teilchen müssen entsprechend grundlegenden steorologischen Prinzipien Randfehler berücksichtigt werden. Der Grundsatz bedeutet, dass die Auswertung so ausgeführt werden muss, dass ein Teilchen oder ein Einschluss nicht zweimal ausgewertet wird. Dies wird erleichtert durch das rechteckige Messfeld (siehe 7.2). Die Randfehlerkorrektur ist notwendig bei der Auswertung des mittleren Einschlussgehaltes (siehe 8.3).
S.2 Auswertung Messfeld für Messfeld
Wenn die Auswertung Messfeld für Messfeld gemacht wird oder durch eine regellose Anordnung von Messfeldern (siehe 8.3.2), muss die Randfehlerkorrektur ausgeführt werden. Einschlüsse, welche die obere linke Seite des Messfeldes schneiden, werden gemessen; Einschlüsse, die die untere rechte Seite des Messfeldes schneiden, werden nicht berücksichtigt. Für diese Randfehlerkorrektur muss das Gesichtsfeld größer sein als das Messfeld (siehe Bild S.1). Um die Vorgehensweise zu verdeutlichen, sind die untere und rechte Seite in dem Okulareinsatz dicker gezeichnet (Bild 4).
Wird nur die Anzahl der Einschlüsse je Flächeneinheit ausgewertet, werden vereinfachend Einschlüsse, welche die rechte und untere Seite schneiden, als 0,5 zählen, alle anderen Einschlüsse werden mit 1 bewertet.
S.3 Wenn Vergrößerungen mit einem Messfeld H (siehe 7.1 und Bild 4) von 350 µm oder 710 µm verwendet werden und ein Einschluss eine Länge größer als 350 µm oder 710 µm hat, ist es erlaubt, diesen Einschluss in die angrenzenden Messfelder hinein zu verfolgen und auszuwerten, so weit sichergestellt ist, dass dieser Einschluss zweimal gezählt wird.
ANMERKUNG Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass die Koordinaten des Tisches für das Messfeld notiert wird, das diesen Einschluss enthält, bevor man den Einschluss in das nächste Messfeld verfolgt.
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Legende a) Gesichtsfeld gemessen: P1, P2, P3
b) Messfeld nicht gemessen: P4, P5
Bild S.1 � Randfehlerkorrektur
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Anhang T (normativ)
Berechnung von Mittelwerten der Parameter für eine Klasse
Für die Ermittlung des mittleren Einschlussgehaltes, siehe 8.3, werden zur Berechnung Mittelwerte der Parameter in jeder Klasse verwendet. Diese Werte werden unter Ansatz einer geometrischen Mittelung berechnet. Wird davon ausgegangen, dass in einer Klasse q.k alle Werte 1 sind, siehe Bild T.1, ergeben sich die Werte für die umgebenden Grenzen dieser Klasse entsprechend den in den Anhängen H und K wiedergegebenen Berechnungsgrundlagen. In der Mitte des Quadrates in Bild T.1 sind die Faktoren Q, mit denen die Mittelwerte berechnet werden können, angegeben worden. In Tabelle T.1 sind die allgemeinen Gleichungen für die Berechnung aufgelistet. Mit diesen Daten wurden die in Tabelle U.1 zusammengestellten Faktoren berechnet. Diese Werte sind nicht korrekt für die Grenzklassen Zeile 1 und Spalte 1, doch kann dieser Fehler für eine Handauswertung vernachlässigt werden.
Bild T.1 � Mathematische Regeln für die Mittelwertbildung
Tabelle T.1 � Formeln für die Berechnung des Faktors Q
Länge oder Durchmesser 7102
1 H)
Breite 7102
1 H)
Fläche, gestreckte Einschlüsse #$
%&'
()
)
H 71022
12
Fläche, globulare Einschlüsse #$
%&'
(
H 7102
12
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Anhang U (normativ)
Mittelwerte der Parameter
Die Werte von Länge, Breite und Fläche, wie sie in Tabelle 2 angegeben sind, sind obere Klassengrenzen. Um den Mittelwert für eine Klasse zu erhalten, wie er für die Berechnung des mittleren Einschlussgehaltes benötigt wird (siehe 8.3), werden die Zahlenwerte der oberen Klassengrenzen nach Tabelle 2 mit einem Faktor Q multipliziert. Die Faktoren Q sind in Tabelle U.1 zusammengestellt und müssen verwendet werden. Die Berechnung ist in Anhang T beschrieben.
Tabelle U.1 � Faktoren Q
Vergrößerung
H = 1 410 µm H = 710 µm H = 350 µm
Länge oder Durchmesser 1,41 0,71 0,355
Breite 1,00 0,50 0,25
Fläche, gestreckte Einschlüsse
1,41 0,355 0,088
Fläche für globulare Einschlüsse
2,00 0,50 0,125
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Anhang V (informativ)
Anmerkungen der Arbeitsgruppe
V.1 Allgemeines
Die Arbeitsgruppe hat diese Europäische Norm in acht Sitzungen beraten. Die meiste Zeit haben Entscheidungen über Vorgehensweisen in Anspruch genommen, für die verschiedene Wege eingeschlagen werden können. Um die getroffenen Entscheidungen verständlich zu machen, sind in dieser Einleitung die Gründe für die Wahl einiger Definitionen innerhalb dieses Anhangs angegeben.
V.2 Länge
Der wichtigste Parameter für eine Handauswertung ist die Länge L eines jeden Einschlusses. In den Richt-reihenbildern ändert sich die Länge von Zeile zu Zeile um einen Faktor 2.
Die Richtreihenbilder sind insbesondere für eine manuelle Auswertung ausgelegt. Aus diesem Grund müssen die Schritte zwischen zwei Bildern so groß sein, dass ein Auswerter die Unterschiede ohne Messung eindeutig erkennen kann.
Der Faktor 2 erlaubt eine klare Trennung zwischen zwei Zeilen und einen Wechsel der Vergrößerung. Es herrschte allgemeine Übereinstimmung, die durch Vergleichsuntersuchungen unterstützt wurde, dass ein Faktor 62 für die Länge zu klein ist, insbesondere bei Einschlüssen mit einer Länge kleiner als 10 µm. Für eine Auswertung, die auf einer Messung beruht, können die Schritte kleiner gewählt werden.
V.3 Breite
Als zweiter Parameter wird die Breite jedes Einschlusses innerhalb der Richtreihenbilder zwischen zwei Spalten in Schritten entsprechend einem Faktor von 2 62 geändert, um eine gute Unterscheidbarkeit zu gewährleisten. Klassiert wird in allen Fällen zunächst nach der Länge, die durch die Zeilen festgelegt ist, anschließend nach der Breite, die durch die Spalten festgelegt ist.
V.4 Anzahl
Die Anzahl der Einschlüsse je Messfeld kann ebenfalls ermittelt werden. Sie ist ein wichtiger Parameter zur Kennzeichnung der Einschlussdichte.
V.5 Auflösung
Abgeleitet von physikalischen Grundlagen der Auflösung wurde festgelegt, dass für quantitative Messungen mit dem Lichtmikroskop 3 µm die kleinste Länge L oder Durchmesser d für Einschlüsse sind, die geringste Breite 2 µm. Diese Werte gelten unabhängig von der gewählten Vergrößerung. Die Grenze zu makroskopischen Einschlüssen wurde mit 1 410 µm festgelegt, der Länge des Messfeldes bei 50-facher Vergrößerung.
Um eine Breite von 1 µm zu messen, d. h. zwischen Teilchen mit einer Breite von 1 µm und 2 µm zu unter-scheiden, ist eine 200-fache Vergrößerung erforderlich, damit für den Auswerter eine Breite von 0,2 mm im Okular erkennbar ist. Dies ist eine unterste Grenze. Aus diesem Grund wurde 2 µm als Breite gewählt, um die Auswertung zu erleichtern.
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Bei der Festlegung der Bilder wurde die größte Länge des Messfeldes dividiert durch 2, 4, ... als Maß für die Länge der Einschlüsse. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass die Länge der zu klassierenden Einschlüsse 1/2, 1/4 ... der Länge des Messfeldes ist und daher leicht für den Auswerter zu erkennen ist.
V.6 Fläche
Der Volumenanteil ist der einzige Parameter, der unabhängig vom Umformgrad ist. Falls die Einschlüsse regellos im Volumen verteilt sind, ist der Flächenanteil gleich dem Volumenanteil. Durch Auswertung des Flächenanteils ergibt sich eine Kennzeichnung der Einschlüsse unabhängig vom Umformgrad. Um einen Vergleich zwischen Auswertungen zu erhalten, die bei verschiedenen Vergrößerungen gemacht wurden, gibt es in jeder Spalte Bilder mit der gleichen Fläche.
V.7 Kennzeichnung von Einschlüssen
Es bestand Einvernehmen darüber, dass dicht beieinander liegende Teilchen aus zwei Gründen als ein Einschluss zu behandeln sind:
1) Die Teilchen sind oft gebogen, sodass in einer Schnittebene nur Anteile dieses Teilchens sichtbar sind, wie Bild V.1 zeigt.
2) Am Ende eines Teilchens ist der Spannungsintensitätsfaktor erhöht, wodurch die Rissausbreitung begün-stigt wird, wenn das nächste Teilchen innerhalb dieses Spannungsfeldes liegt.
Die Grenze für den seitlichen Versatz von Teilchen t wurde auf 10 µm (siehe Bild 2a) festgelegt, was im Bereich der Auflösungsgrenze bei einer lichtmikroskopischen Betrachtung bei 50-facher Vergrößerung liegt. Es wurde festgelegt, diesen Wert für alle Vergrößerungen konstant zu halten, damit die Ergebnisse unabhängig von der verwendeten Vergrößerung werden.
Die Ergebnisse einer Auswertung sollten proportional zu physikalischen Werten wie Länge, Fläche, Anzahl sein. Flächen je Flächeneinheit sollten durch die Dimension µm2/mm2 an Stelle dimensionsloser Größen beschrieben werden, um die Herkunft der Dimension eindeutig erkennen zu lassen.
Die Gleichung entsprechend Bild 1a kann benutzt werden, um die Länge, Breite oder Fläche zu ermitteln. Wird z. B. ein Faktor 2 für die Fläche eingeführt, d. h. aq+1 = 2 ) aq, so ergibt sich ein konstanter Wert von w in einer Spalte, was nicht mit dem wirklichen Erscheinungsbild der Einschlüsse übereinstimmt. Aus diesem Grund wurde vorgeschlagen, wq+1 = 62 ) wq zu definieren. Dies gibt innerhalb von 10 Zeilen Werte von wmin = 2 µm bis wmax = 68 µm. Bei Anwendung von
Lq+l = 2 × Lq (V.1)
und
wq+1 = 62 × wq (V.2)
ergibt sich
aq+1 = 2 × 62 × aq (V.3)
Es wurde festgelegt, dass ein Wert der Fläche 1 600 µm2 sein sollte.
Aus den in Anhang H beschriebenen Berechnungen ergeben sich sowohl Teilchen mit einer Breite kleiner 2 µm als auch Teilchen mit einem Längen-zu-Breiten-Verhältnis kleiner 1,3. Diese Teilchen werden in den Bildreihen nicht wiedergegeben. Für eine manuelle Auswertung ist der Unterschied zu einem Kreis zu gering. In Spalte 5 gibt es daher keine Werte für die Zeilen 8 und 9, in Spalte 6 keine Werte für die Zeilen 6, 7, 8 und 9. Derart große Teilchen gibt es in Stählen nicht. Aus diesem Grund sind entsprechende Bilder nicht gezeichnet worden.
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Legende 1 Schnittebene 2 Teilchen 3 Anteile des Teilchens, die in der Schnittebene zu sehen sind
Bild V.1 � Erscheinungsform von Teilchen
V.8 Rundliche Teilchen
Eine Spalte sollte globulare Teilchen wiedergeben. Eine Rechnung zeigt, dass ein Faktor 2 zwischen zwei Zeilen für den Durchmesser von Kreisen ergibt, dass der Flächenunterschied zwischen einem Kreis und einem Quadrat deutlich kleiner ist als der Unterschied in der Fläche zwischen zwei Zeilen. Aus diesem Grund wurde festgelegt, dass lediglich Bilder mit Kreisen wiedergegeben werden, die auch für quadratische Teilchen zu verwenden sind. Der Durchmesser der globularen Teilchen wurde identisch mit der Länge der verformbaren Teilchen gemacht, siehe Tabelle 2, um die manuelle Auswertung so leicht wie möglich zu machen. Der Nachteil ist, dass zwischen zwei Zeilen q die Fläche sich um aq+1 = 4 ) aq an Stelle von 2 × 62 ändert wie für die Spalten 1 bis 5. Einer leichten Auswertbarkeit wurde aber höchste Priorität zuerkannt.
V.9 Formfaktor
In den ersten Sitzungen wurde ein konstanter Formfaktor f, wie er in Anhang D definiert ist, diskutiert, um für dieselbe Länge Teilchen mit unterschiedlichen Breiten zu erzeugen.
Für f wurden die Werte 0,85, 0,70, 0,55, 0,30, 0,15 und 0,0 vorgeschlagen.
Für die Einschlüsse mit der mittleren Breite (f . 0,55 entsprechend Gleichung (D.1) in Anhang D) wurde eine Fläche von 1 600 µm2 korreliert mit einer Länge von 176 µm (siehe Tabelle 2, Zeile 6, Spalte 3). Für dieselbe Länge wurde zwischen zwei Spalten k die Fläche geändert durch
ak+l = 2 × 62 ak (V.4)
Durch diese Definition ergeben sich dieselben Werte der Fläche in allen Spalten, lediglich jeweils verschoben um 1 Zeile.
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Aus der Bedingung Lk+1 = Lk folgt für die Breite w: wk+1 = 2 ) 62 ) wk. Auf Grund dieser Definition ist der Formfaktor f für die Spalten 1 bis 5 nicht konstant (siehe Tabelle 2), sondern liegt in der Größenordnung der o. a. Werte. Konstante Werte von f ergeben einen sehr komplexen Zusammenhang zwischen Fläche, Länge und Breite und eine Form, die nicht so gut mit den wirklichen Formen übereinstimmt wie die Werte, die in Tabelle 2 angegeben sind.
V.10 Kombinierte Einschlüsse
Die Norm gibt keinerlei Korrelationen zu Eigenschaften und keinerlei Informationen über die Kristallstruktur und die chemische Zusammensetzung der Einschlüsse. Daher wird für Fälle, wie sie in Bild 2d wiedergegeben sind, vorgeschlagen, die plastischen und nicht verformbaren Einschlüsse als einen Einschluss zu messen. Falls, wie in Bild 2d, Fall (4) gezeigt, die Breite w1 des nicht verformbaren Einschlusses die Breite w2 des verformbaren Einschlusses um mehr als den Faktor 3 übersteigt: w1 > 3 ) w2, dann müssen diese Teilchen getrennt ausgewertet werden. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung zeigt Bild 2e.
V.11 Messfeld
Es wurde festgelegt, ein Quadrat als Messfeld zu benutzen an Stelle eines Kreises. Dies hat den großen Vorteil, dass die Länge der Teilchen und Einschlüsse leicht durch Vergleich mit der Länge des Messfeldes abgeleitet werden kann und eine Randfehlerkorrektur einfacher ist. Für Teilchen mit einer Länge von 30 % der Länge des Messfeldes ist der Fehler in der Abschätzung der wirklichen Länge ein Faktor 2, wenn keine Randfehlerkorrektur eingeführt wird. Es wurde festgelegt, Maßstäbe in den Messfeldrahmen einzuzeichnen, um eine gewisse Hilfe für Messungen von Hand zu geben. Da das Gesichtsfeld eines Mikroskopes rund ist, muss das rechteckige Messfeld durch geätzte Glaseinsätze im Okular oder an anderen geeigneten Stellen im Mikroskop erzeugt werden.
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Literaturhinweise
[1] DIN 50602, Metallographische Prüfverfahren � Mikroskopische Prüfung von Edelstählen auf nicht-metallische Einschlüsse mit Bildreihen
[2] ASTM E 45, Standard Test Method for Determining the Inclusion Content of Steel
[3] SS 111116, Steel � Method for assessment of the content of non-metallic inclusions � Microscipis method � Jernkontoret's inclusion chart II for the assessment of nonmetallic inclusions
[4] NF A 04-106, Eisen und Stahl � Verfahren zur Ermittlung des Gehaltes an nichtmetallischen Einschlüssen in Stahl � Teil 2: Metallographische Gefügebilder
[5] H. E. Exner und H. P. Hougardy: �Quantitative Gefügebildanalyse� DGM Informationsgesellschaft Oberursel
[6] ISO 9042, Steels � Manual point counting method for statistically estimations the volume fraction of a point grid
