Beim Kaltstauchen entwickelte ein Schraubenflansch ein Netz kurzer Risse. Die bereitgestellten Schliffbilder und Mikrohärteaufzeichnungen deuten auf ein abweichendes oberflächennahes Werkstoffverhalten hin. Sie begründen Untersuchungen zu Glühbehandlung und Ofenatmosphäre, liefern jedoch keine abgeschlossene quantitative Kohlenstoff- oder Rissursprungsdiagnose.
Werkstoff und Untersuchungsumfang
Ein anonymisierter Kunde aus der Verbindungselementindustrie bat Creation Group um die Untersuchung von Proben aus Draht eines anderen Lieferanten. Der Kunde bezeichnete den Werkstoff als SCM435 mit einem Drahtdurchmesser von 13.15 mm. Creation Group hatte den Werkstoff nicht geliefert. Verfügbar waren Aufnahmen des Erscheinungsbilds, Schliffbilder und Mikro-Vickers-Härteaufzeichnungen. Unverarbeiteter Draht derselben Charge, vollständige Wärmebehandlungsaufzeichnungen und quantitative Kohlenstoffprofile lagen nicht vor.
Oberflächennahes Gefüge
Zwei im untersuchten Schliff markierte Breiten betragen 78.56 µm und 105.64 µm, ungefähr 0.08–0.11 mm. Dies sind örtliche Breiten eines Bereichs mit abweichendem Gefügebild, keine gemessene Aufkohlungstiefe. Bei höherer Vergrößerung sind oberflächennah ausgeprägtere lamellare oder streifenartige Merkmale als im Inneren sichtbar. Der optische Kontrast misst keinen Kohlenstoffgehalt.
Härteaufzeichnung
Die Originalaufzeichnung enthält 15 HV0.1-Punkte, vom Rand zum Inneren beschriftet. Die folgende deutsch beschriftete Tabelle gibt die angezeigten Positionen und Vickerswerte wieder. Die von der Software umgerechnete HRC-Spalte wird dadurch weder zu einer eigenen Messung noch zu einer Abnahmegrenze für die Werkstoffgüte.
| Punkt | Angezeigte Position (mm) | Härte (HV0.1) |
|---|---|---|
| 1 | 0.0 | 260.5 |
| 2 | 0.1 | 248.5 |
| 3 | 0.2 | 240.6 |
| 4 | 0.3 | 238.5 |
| 5 | 0.4 | 241.7 |
| 6 | 0.5 | 232.1 |
| 7 | 0.6 | 237.4 |
| 8 | 0.7 | 240.6 |
| 9 | 0.8 | 231.0 |
| 10 | 0.9 | 232.1 |
| 11 | 1.0 | 234.2 |
| 12 | 1.1 | 227.9 |
| 13 | 1.2 | 226.9 |
| 14 | 1.3 | 226.9 |
| 15 | 1.4 | 235.2 |
Der erste Punkt beträgt 260.5 HV0.1, gefolgt von 248.5 und 240.6 HV0.1. Die zehn angezeigten Punkte von 0.5 bis 1.4 mm ergeben im Mittel 232.43 HV0.1, ungefähr 232.4. Die Differenz zum ersten Punkt beträgt 28.07 HV0.1, ungefähr 28.1. Diese Berechnungen geben die angezeigte Aufzeichnung wieder. Zur Auslegung von Messursprung und Bauteilposition bleibt das Prüfprotokoll erforderlich.
Verbliebene oder erneut gebildete lamellare Gefügebestandteile untersuchen
Das Glühen auf kugelige Karbide muss neben der gewünschten Härte eine geeignete Karbidform und -verteilung erzeugen. Die beobachteten lamellaren Merkmale könnten unzureichend eingeformter Restperlit oder beim Abkühlen erneut gebildeter Perlit sein. Die tatsächliche Kombination aus Erwärmen, Halten und Abkühlen ist zu prüfen. Eine nominell durchgeführte Glühbehandlung oder längere Haltezeit allein belegt das resultierende Gefüge nicht.
Führt das Erwärmen zu einer teilweisen Austenitisierung und verändert es die Karbidauflösung, kann die spätere Abkühlung lamellare Gefügebestandteile statt des beabsichtigten Zustands mit kugeligen Karbiden begünstigen. Dies ist ein vorgeschlagener Erklärungsansatz zur thermischen Vorgeschichte. Die bereitgestellten Bilder rekonstruieren nicht den vollständigen Ofenzyklus.
Atmosphäre und oberflächennahes Kohlenstoffprofil prüfen
Eine Ofenatmosphäre mit aufkohlendem Potenzial könnte die Oberfläche mit Kohlenstoff anreichern und örtliche Karbidbildung, Umwandlung und Härte verändern. Dies könnte mit einem ungeeigneten Glühzyklus zusammenwirken. Die Schliffbilder und Härtewerte beweisen jedoch keinen erhöhten Kohlenstoffgehalt: Gefüge und Karbidverteilung beeinflussen die Härte auch bei unveränderter Zusammensetzung. Eine atmosphärenbedingte Aufkohlung bleibt eine quantitativ zu überprüfende Arbeitshypothese.
Ein möglicher Entstehungsweg der Flanschrisse
Bei der Flanschausweitung muss sich der oberflächennahe Bereich gemeinsam mit dem Inneren verformen. Ein unterschiedliches örtliches Fließverhalten unter Zug und Scherung könnte an mehreren Schwachstellen Risse auslösen, die anschließend wachsen und sich zu einem Netz verbinden. Der vorgeschlagene Erklärungsansatz verbindet die beobachteten Gefüge- und Härteunterschiede mit diesem Umformverhalten.
Die vorhandene Probenahmeskizze markiert den Schaft. Sie belegt nicht, dass der Beginn eines Flanschrisses unmittelbar in der untersuchten Schicht beobachtet wurde. Verbliebener oder erneut gebildeter Perlit, vermutete Aufkohlung und der Zusammenhang mit dem tatsächlichen Rissursprung sind getrennte, zu prüfende Annahmen.
Vorrangige Verifizierungsschritte
- Werkstoff und Proben den tatsächlichen Erwärmungs-, Halte- und Abkühlaufzeichnungen zuordnen.
- Die Regelung der Ofenatmosphäre prüfen und an repräsentativem unverarbeitetem Draht derselben Charge Kohlenstoffprofil, Gefüge und Härte von der Oberfläche zum Kern messen.
- Auffällige und unauffällige Werkstoffbereiche sowie den tatsächlichen Rissursprung am Flansch vergleichen.
- Einen angepassten Prozess durch Gefügeuntersuchung und repräsentative Umformversuche, anschließend durch Aufzeichnungen aus der Dauerproduktion verifizieren.
Die bereitgestellten Unterlagen enthalten weder eine Wiederholungsprüfung nach Korrektur noch Produktionsaufzeichnungen. Die genannten Prüfschritte sind vorgeschlagene Maßnahmen und keine bereits nachweislich wirksamen Korrekturen. Der Beitrag der Creation Group besteht hier in der Probenuntersuchung und einem prüfbaren Erklärungsansatz, bei dem beobachtete Tatsachen und ungeklärte Ursachenzusammenhänge ausdrücklich getrennt bleiben.