Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo zusammen,

ich bin selbst Gelegenheits-Hobbyschmied, habe mich mit Damast aber noch nicht beschäftigt. Mein aufwändigstes Werkstück bislang war ein Schnitzbeil.
Für mein anderes Hobby, die Mikroskopie, suche ich ein kleines Stückchen Damast, anhand dessen ich ein Materialanalyse-Verfahren beschreiben möchte. Die Probe möchte ich flachschleifen und polieren, um sie dann von einem Bekannten mittels Rasterelektronenmikroskop und Elementanalyse-Apparat untersuchen zu lassen. Damast ist dabei besonders interessant, weil es zwei Grundstoffe sowie Übergangsbereiche gibt, die sich mit dieser Methode aufzeigen lassen.

Ich bräuchte dafür ein Stückchen Damast von etwa 10mm länge, einigen mm Breite und einigen mm Dicke. Größer ist kein Problem. Flachschleifen werde ich die Fläche, in der man den Lagenaufbau sieht. Ideal wäre ein Damast mit möglichst unterschiedlichen Lagen, die auch gerne einige Legierungselemente enthalten dürfen. Die Fläche sollte nicht zu viel Feuer abbekommen haben, so dass evtl. Elemente sich wieder verabschiedet haben. Maschinen zum Zurechtsägen und -fräsen habe ich aber, um etwas weiter ins Material vordringen zu können.

Wenn einer von Euch mir hier helfen könnte, wäre das klasse. Das Ergebnis der Analyse bekommt er natürlich auch, im Internet veröffentlicht sehen möchte ich es aber erst später, da ich es vorher in einer Schauvitrine zeigen und bei einem Treffen unserer Mikroskopie-Gruppe nutzen möchte.

Also, schaut bitte mal, ob Ihr so was in der Restekiste liegen habt.

Viele Grüße,

Bob

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo,

das Thema klingt interessant!! Würde mich freuen mitzumachen!
Ich wäre bereit dir eine Probe anzufertigen. Man könnte ja z.B. 5-6 verschiedene Stähle aufeinander schichten. Oder aber auch einen Grundwerkstoff immer wieder mit anderen Stählen kombinieren und sozusagen mehrere Proben miteinander vergleichen.

Sag mir was du brauchst und ungefähr bis wann.

Gruß
Willi

www.schmiedekunst-weyer.de

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo Willi,

danke für Dein Hilfsangebot! Die Idee mit den mehreren Stahlsorten ist prima. Der Elementscanner kann wohl sogar ein Analyseprofil quer durch den Querschnitt erstellen. Am besten wäre es vermutlich, immer eine Stahlsorte mit einer Zwischenlage aus einem möglichst sauber definierten, einfachen Stahl zu kombinieren. Also z.B. Stahlsorte 1 - C45 - Stahlsorte 2 - C45 - Stahlsorte 3...
Wenn Du die Probe extra herstellst, würde ich mir folgende Eigenschaften wünschen:
- 5-6 Stahlsorten mit einheitlichen Zwischenlagen, wie Du vorgeschlagen hast
- Auf 3-10mm ausgeschmiedet (Ich denke, dass beim Ausschmieden die Übergangszonen entstehen, das Paket darf also nicht bloß zusammengeschweißt und in voller Stärke belassen werden, sollte aber auch nicht soweit ausgeschmiedet werden, bis alles eine homogene Legierung ist)
- Etwa rechteckiger Querschnitt, Lagen einfach plan im Block liegend, nicht gehärtet
- Querschnitt 10-12mm breit, 3-10mm dick, daumenlang zum einfachen Spannen in der Fräsmaschine

Es wäre echt klasse, wenn Du mir sowas zusammenschweißen könntest! Zeitpunkt wie es Dir passt, es wäre schön, wenn es nicht zu lange dauert.

Zum Thema interessant: Das finde ich eben auch. Wir bringen hier anspruchsvolles Handwerk und modernste wissenschaftliche Untersuchungsmethoden zusammen, was selten stattfindet. Der Werkstofffachmann, der die Untersuchung mit dem Mio€-Equipment machen wird, ist auch schon ganz scharf darauf, und wird das Ergebnis für seine Vorlesungen nutzen. So haben alle etwas davon.

Viele Grüße,

Bob

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hi Bob,

das klingt grundsetzlich wirklich interessant, aber mir ist nicht ganz klar was du erwartest bzw. suchst. Ich frage um die Sinnhaftigkeit der Probe in Frage zu stellen. 

Abhaengig davon was du eben erwartest, waere eine gewisse Referenz denke ich sehr interessant. Die gaengisten Damaste sind denke ich eine Kombination aus 2842 und 2767 bzw. 2842 und 75NI8. Dem Gegenueber koennte man Kombination aus Schrott (Feile, Bandsaege, Baustahl, Kettensaege o.ae. ) entgegen stellen, welche zumindest im Hobbybereich durchaus gerne vorkommen. Dein Vorhaben klingt fuer mich ausserdem so, als wenn die Nachbehandlung eine wichtige Rolle spielt. Ist dir das ungehaertete nur wichtig wegen der Schleifbarkeit? Die Kristallstruktur direkt nach dem Schmieden behaupte ich mal ist bei jedem Schmied anders. Abhaengig von den benutzten Temperaturen. 

Sollte ich gerade voellig daneben liegen wuerde mich eine Erklaerung freuen wie du auf die von dir gewuenschte Kombination kommst.

Wuerde mich ebenfalls zur Herstellung einer Probe anbieten bzw. finde ich bestimmt noch ein Reststueck von 2842 und 2767 in der Werkstatt was ich auf die gewuenschten Masse bringen koennte. 

Hoffe ich habe keinen Stuss von mir gegeben,

interessierte Gruesse,

Lenni

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo Lenni,

danke für Deinen Input!
Mir geht es grundsätzlich um Folgendes: Ich bin dabei, eine Vitrine einzurichten, in der das Thema Mikroskopie dargestellt werden soll. Mit der Vitrine möchte ich auf unseren Verein und unsere Arbeitsgruppe aufmerksam machen. In der Vitrine werden hauptsächlich Mikrofotos gezeigt werden, meist aus dem Bereich der Biologie. Mir selbst ist die Technik aber viel näher, und daher möchte ich auch Methoden aus dem technischen Bereich zeigen. 1938 wurde das erste Elektronenmikroskop vorgestellt, und es wurde bald die Methode der Röntgenspektroskopie entwickelt. Damit kann man die Stoffzusammensetzung (Fe, C, Mn...) kleinster Flächen bestimmen. Es sollte also auch möglich sein, die Übergänge von der einen zur nächsten Lage im Damast zu beschreiben Diese Methode würde ich gerne anhand eines attraktiven Untersuchungsobjekts darstellen. An ungehärtet dachte ich wegen der einfacheren Möglichkeit der Probenbearbeitung. In ungehärtetem Zustand kann ich die Probe durch Fräsen und Sägen recht leicht in Form bringen. In gehärtetem Zustand müsste man sie vorsichtig nass trennschleifen (nicht mit der Flex). Dafür habe ich die Möglichkeiten nicht. Das oberflächliche Flachschleifen und Polieren würde ich wohl auch in gehärtetem Zustand hinbekommen. Die Elementverteilung wird durch das Härten nicht beeinflusst, aber das Materialgefüge ist nur im gehärteten Zustand interessant. Die Möglichkeit, vom Gefüge gute Fotos zu machen habe ich. Ich frage den Werkstofffachmann mal, was er für besser hält. Vielleicht kann er auch das Trennschleifen der Probe übernehmen. Ich möchte aber eigentlich nicht alle Arbeit auf andere abwälzen.

Über eine Probe von Dir würde ich mich natürlich auch sehr freuen. Ich kontaktiere jetzt erstmal den Werkstofffachmann. Die ursprüngliche Idee war, ein Stückchen fertigen Damast zu untersuchen, das mir versprochen worden war, aber nicht in Erscheinung tritt. Mit eigens angefertigten Proben haben wir ja jetzt viel mehr Möglichkeiten. Ich melde mich, sobald ich Antwort bekommen habe.

Viele Grüße,

Bob

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Wenn man will, kann man dieses Experiment ewig ausweiten.

Die Grenzen zwischen den verschiedenen Stählen werden nicht als scharfe Grenzen auftreten, sondern es werden sehr wahrscheinlich irgendwo Mischbereiche, mikroskopisch kleine Einschlüsse usw. auftreten.

Allein schon im Hinblick darauf wie die Stähle sich genau miteinander "verbinden" ist die Untersuchung sehr interessant. Beim Schmelzschweißen ist die Verbindung der Werkstücke relativ gut nachvollziehbar. Plump: Ich mach beide Grenzen flüssig, lass beide ineinander fließen (bzw. füge flüssigen Schweißzusatz dazu) und lass alles erkalten, zack verbunden.

Wie das genau beim Pressscheißen abläuft weiß man ja garnicht so genau (ich zumindest nicht). Klar die Atomgitter werden im teigigen Zustand soweit gelockert, dass sie sich ineinanderschieben und verbinden lassen. Aber wo und wie genau verbinden sich die Werkstoffe??
Tritt die Verbindung auf Korngrenzen-Ebene auf? Oder auf noch tieferer Ebene?
Sprich:
Grenzt Korn A mit der Werkstoffzusammensetzung 1 an Korn B mit der Werkstoffzusammensetzung 2 und die Verbindung erfolgt nur an der Korngrenze?
Oder mischen sich die Stähle auf atomarer bzw. Metallgitter-Ebene und es entstehen, durch Durchmischung und Diffusion von Legierungselementen, Körner mit gemischter Zusammensetzung woraus wiederum eine Grenzschicht bzw. ein Mischbereich resultieren würde. Also Korn A grenzt an eine Reihe von Mischkörnern, welche dann an Korn B anschließen.

Zack hast du zwei gegenläufige Thesen die du untersuchen kannst.

Für den zweiten Fall, welchen ich für wahrscheinlicher halte, kannst du direkt einige Folgeuntersucheungen anstellen. Welche Zusammensetzung haben die Körner im Mischbereich/Grenzbereich. Ist ein Verlauf der Konzentration der Legierungselemente innerhalb der Grenzschicht zu beobachten?
Gleichen sich die Konzentrationen durch Diffusion beim schmieden schon soweit aus, dass man die eigentliche "Grenze" der beiden Ausgangsstähle garnichtmehr findet sondern nur einen "grauen" Übergangsbereich?
Wie verhalten sich die Körner mit gemischter Zusammensetzung bei der Wärmebehandlung?
Welche Mischbereiche bilden sich bei unterschiedlichen Stählen aus?

Du siehst: Fragen über Fragen

Was du für dich im Prinzip klären musst, ist worauf du genau dein Augenmerk legen willst. Danach kannst du die Art der Proben ausrichten und dann auch möglichst interessante Ergebnisse für deine Vitrine bekommen.
Wenn ich dir Proben mache fänd ich es auch schön wenn man auch ein interessantes Ergebnis raus bekommt.

Wer genau ist dein "Werkstoff-Fachmann"? Wo werden die Untersuchungen eigentlich durchgeführt?


Hoffe ich konnte eine Einschätzung aus Sicht der Werkstoffkunde geben!

Gruß
Willi

www.schmiedekunst-weyer.de

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo Willi,

ich rechne damit, dass sich eine Übergangszone ausbildet, in der sich die Zusammensetzung graduell von Legierung A zu Legierung B wandelt. Sehr breit wird diese nicht sein, sonst wären die Schichten visuell nicht so klar zu unterscheiden. Das Wandern der Elemente wird sich auch von Element zu Element unterschiedlich zeigen. Ich kann mir gut vorstellen, dass dies ein interessantes Thema für eine Diplomarbeit wäre. Es würden sich auch sicherlich Gründe aufzeigen lassen, warum sich bestimmte Stähle leichter als andere verschweißen lassen. Aber das ist ein umfangreiches Projekt.
Soweit möchte ich es selbst nicht treiben, sondern die Untersuchung darauf beschränken, zu zeigen, dass die Methode einen tieferen Einblick in den sagenumwobenen Werkstoff Damast ermöglicht. Vielleicht macht jemand Anderes dann an diesem Punkt weiter.
Den Werkstoffkundler möchte ich vor getaner Tat nicht nennen, ich denke nicht, dass das gut wäre. Ist das Projekt abgeschlossen, bekommt natürlich jeder die Ehre, die ihm gebührt. Wobei ich selber immer recht zurückhaltend bin mit der Nennung von Namen. Zu leicht lassen sich per Google Zusammenhänge herstellen, die man nicht möchte, und die obendrein oft noch verkehrt sind. Aber jeder wie er will.
Rückmeldung habe ich noch nicht bekommen, aber er ruft seine e-Mails auch nicht so regelmäßig ab und ist vielleicht auch derzeit im Urlaub.

Viele Grüße,

Bob

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo zusammen,

es gibt Neues zu berichten: Der Werkstoffkundler schlägt folgendes vor:

1) unlegierter Kaltarbeitsstahl wie C100, C105, C120 (viel C, keine Legierungselemente, martensitisch) und 2) Edelstahl rostfrei (V2A) wie X5 CrNi 18-10 (kaum C, viel Cr, austenitisch). Das müßte sowohl im REM differenzierte Peaks ergeben, aber auch im Auflicht sichtbar sein (Wechsel zwischen gut angeätztem Martensit und kaum geätztem Austenit).

Was meint Ihr dazu, Willi und Lenni? Habt Ihr Stähle dieser Art da und könnt Ihr sie verschweißen? Habt Ihr einen besseren Vorschlag? Das ist variabel, kein Problem. Vorteilhaft wäre das Verarbeiten namentlich bekannter Stahlsorten.

Als Proben würde ich vorschlagen:

1. Edelstahl - Kaltarbeitsstahl - Edelstahl, also nur drei Lagen, Paket unverschweißt ca. 20mm x 20mm, ausgeschmiedet auf ca. 5mm x 25mm, etwa 60mm lang. Wärmebehandlungszustand gehärtet und angelassen nach Geschmack des Schmieds, z.B. als ob es ein Schneidwerkzeug werden sollte.
2. Genau wie oben, aber viellagig.
Der Werkstoffkundler hätte gerne die Wärmebehandlungsparameter (Temperaturen und Zeiten). Tja ähäm... Ihr könnt ja festhalten, was Ihr etwa gemacht habt.
Er über nimmt dann den wassergekühlten Zuschnitt der Proben. Was wir auch versuchen werden zu machen, sind Bruchbilder mit dem Rasterelektronenmikroskop.

Also, was haltet Ihr davon?

Viele Grüße,

Bob

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Sehr sehr interessantes Projekt, wenn alles draußen ist würde ich mich über die Ergebnisse natürlich freuen!
Edelstahl schweißen ist echt schwierig, das muss unter Luftabschluss geschehen.
Lenni und Willi bekämen das sicher hin, und für eine so interessante Studie kann man ja sicher gern mal einen Tag (oder auch drei) opfern.

Aber: Reinnickel lässt sich gut verschweißen, wird aber meines Wissens nach genau so wenig angegriffen wie Edelstahl, nicht wahr?
Sonst wäre der vielleicht eine Alternative für die Zwischenlagen.

Wisst ihr wovon ich gern eine mikroskopische Aufnahme sehen würde?
 Von einem Stückchen von Alec Steeles 1 Mio. Lagen- Damast.
VG, Edgar

Re: Damastprobe gesucht für Elementanalyse

Hallo Edgar,

der Vorschlag mit dem Edelstahl kam, weil die Lagen dann sowohl von den Elementen her, als auch vom Ätzbild klar zu unterscheiden sind. Wenn das zu große Probleme macht, nehmen wir eben was anderes. Bei mir ist Edelstahl schweißen immer ganz easy! (Mit Elektrode )

Zu dem 1 Mio Lagen-Stahl: Wenn das z.B. eine Klinge von 3mm Stärke ist, dann ist die einzelne Lage noch 3 Nanometer dick. Ein Lichtmikroskop hat eine Grenzauflösung im Durchlicht von 200 Nanometer. Die Struktur würde also im Leben nicht sichtbar werden. Das Oldtimer-REM unseres Vereins schafft vielleicht 20 Nanometer Auflösung. Ich habe mal gegoogelt: Der Atomradius von Eisen beträgt etwa 0,14 nm, der Durchmesser also 0,3nm. Da ist der Mr. Steele dann schon ziemlich dicht dran!

Viele Grüße,

Bob