Gefügeanalyse

Gefügeanalyse bezeichnet die systematische Untersuchung der Mikro- oder Makrostruktur von Werkstoffen. Typischer Fokus liegt auf Metallen, keramischen Werkstoffen und Polymersystemen. Durch die mikroskopische Beobachtung von Proben, die poliert, ggf. chemisch angeätzt oder beschriftet wurden, lassen sich Gefügeformen, Phasenverteilung, Korngröße, Grenzflächen, Einschlussstoffe, Poren sowie Ausscheidungen beschreiben. Ziel ist es, Zusammenhänge zwischen Herstellungsbedingungen, Wärmebehandlung, Verarbeitung und mechanischen Eigenschaften herzustellen sowie Qualitäts- und Fehlersicherheit zu unterstützen.

Zu den Kernmethoden gehören metallografische Untersuchungen mithilfe der Lichtmikroskopie und der Rasterelektronenmikroskopie (REM/SEM). Mit Bildanalyse lassen sich Korngröße, Phasenanteile, Phasenverteilung und Porosität quantifizieren. EBSD (Elektronenkristallorientierungsdiffraction) erlaubt die Kartierung von Kristallorientierungen und die Analyse von Grenzflächen. TEM liefert Einblicke in Nanostrukturen; Röntgendiffraktometrie (XRD) bestimmt Phasenanteile. Die Probenvorbereitung umfasst Schneiden, Schleifen, Polieren und Ätzen; die Auswertung erfolgt oft mit spezialisierter Software.

Anwendungen finden sich in der Stahl- und Legierungsforschung, Qualitätskontrolle, Prozessentwicklung und Fehleranalyse. Beispiele sind die Klassifikation von Gefügen (z. B. Ferrit-Pearlit, Martensit, Bainit), die Beurteilung von Wärmebehandlungsergebnissen, der Nachweis von Einschlusse und Poren sowie die Bewertung der Homogenität einer Legierung.

Grenzen der Gefügeanalyse liegen in der Destruktivität, dem Aufwand für Probenvorbereitung und der Repräsentativität der Probe. Artefakte durch Vorbereitung und Interpretation durch fachkundiges Personal können Ergebnisse beeinflussen; aus Gefügeinformationen lassen sich nicht immer direkte mechanische Eigenschaften ableiten.