Elementarer und struktureller Aufbau eines Stoffes / technischen Werkstoffes.
Austenitische Edelstahllegierungen und deren Oberflächen werden neben der Topographie und dem Energieniveau (Ladungszustand) von der Morphologie als wesentliche Einflussgröße zur Beurteilung und Charakterisierung der funktionalen (z. B. Reinigung) und korrosionstechnischen (Korrosion) Oberflächeneigenschaft definiert.
Unter Morphologie versteht man hierbei die Darstellung der rein materialtechnischen Gegebenheiten auf der Edelstahloberfläche:
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Art und Menge der legierungsbildenden Elemente und
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strukturelle Konfiguration (z. B. kubisch-flächenzentriert (kfz), Korn, Korngrenze) der Elemente bzw. Stoffe.
Aufgrund der fundierten planerischen Entscheidung, als Werkstoff etwa die Edelstahllegierung 1.4404 zu verwenden, erwartet der Kunde beim fertigen Bauteil (z. B. Edelstahlbehälter) speziell auf den medienberührten (Medium) Innenoberflächen an jedem frei gewählten Flächenelement mehr oder minder exakt, aber im Rahmen der DIN-Norm (Schmelzenanalyse im Werkstoffzeugnis),
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C, Fe, Cr, Ni, Mo etc.,
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eine kfz Kristallstruktur aus C, Fe, Cr, Ni, Mo etc. mit einer ungestörten Passivschicht mit einer Dicke s > 2 nm,
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ein Cr/Fe-Verhältnis > 1,7
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sowie eine ab 100–200facher Vergrößerung erkennbare kristalline Kornstruktur (Korn) mit typischer Zwillingsbildung
vorzufinden.
Die Prüfung bei mechanisch geschliffenen oder metallblanken Edelstahloberflächen ergibt, dass dies eben i. Allg. nicht vorliegt.
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Die Rasterelektronenmikroskopie / Energiedispersive Röntgenanalytik zeigt eine amorph verschmierte Schicht (Beilby-Schicht) mit unerwünschten Einschlüssen von Schleifmittelresten (Al2O3, SiC).
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Die Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse / Auger-Analyse zeigt eine mittlere Passivschichtdicke von s ≈ 1 nm und Cr/Fe ≈ 1:1.
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Die REM-Strukturanalyse mit entsprechender metallographischer Präparation zeigt ferner in eine Tiefe von bis ca. 8–15 µm kein ungestörtes austenitisches Kristallgefüge (Kristall), sondern verformungsbedingte Ferrite, Martensite (Verformungsmartensite) und deformierte Austenite mit Schleifmittelabrieben und eventuell verformungsbedingte Schleifmikrorisse (Schleifriss).
Dieser Sachverhalt entspricht weder den planerischen noch den kundenseitigen Erwartungen und lässt v. a. eine Reihe von Fragen offen über das funktionale und korrosionstechnische Verhalten dieser Oberfläche im praktischen Betriebseinsatz.
Die fachgerecht elektrochemisch polierte Oberfläche dagegen erfüllt alle Erwartungen in die ungestörte Morphologie der dabei erzielten Edelstahloberflächenqualität.
(Siehe auch: Abb. B 3 unter Beilby-Schicht.)
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie
