Homogenitätsbestimmung

Homogenitätsbestimmung. Ein Baustoff heißt homogen, wenn er durchweg gleichartig ist, d.h. an allen Stellen die gleiche Stoffanordnung und die gleichen Eigenschaften (Dichte, Elastizität, Fertigkeit u.s.w.) besitzt und infolgedessen in allen Teilen gleichen äußeren Einflüssen gegenüber das gleiche Verhalten zeigt Nichthomogene Stoffe nennt man heterogen. Ihre Entstehung kann die Folge sein von Ungleichmäßigkeiten: a) in der chemischen Zusammensetzung, veranlaßt durch ungleichmäßige Mischung oder Ausscheidung und örtliche Anreicherung der einzelnen Bestandteile, b) im Gefügeaufbau bei verschiedenartiger Kristallisation, c) in der mechanischen Bearbeitung, d) im Erkalten des Stückes.

Ganz abgesehen von groben Fehlern, als porösen und unganzen Stellen, die ohnehin den tragenden Querschnitt vermindern, kann mangelhafte Homogenität der Baustoffe leicht die Ursache zu Betriebsbrüchen werden, indem sie ungleichmäßige Verteilung der Spannungen über den beanspruchten Querschnitt und daher örtliche Ueberanstrengung zur Folge haben kann.

Das roheste Verfahren zur Prüfung der Homogenität ist die Bruchprobe. Bei ihr erfolgt die Beurteilung nach dem Aussehen und dem Zustande der erzeugten Bruchflächen. Sie reicht aus zur Aufdeckung von groben Fehlern, als Blasen, Saugstellen im Guß, Schwindrissen u.s.w. Proben zäher Baustoffe, z.B. aus dehnbaren Metallen, pflegt man vor dem Brechen scharf einzukerben, damit dem Bruch möglichst keine Formänderungen vorausgehen, die Aenderungen des Gefügeaussehens zur Folge haben würden [1], [2]. Zur Aufdeckung ungleichmäßiger chemischer Zusammensetzung dient die chemische Analyse, wozu die Proben an mehreren Stellen getrennt zu entnehmen sind. Bei Festigkeitsversuchen geben sich Mängel in der Homogenität in verschiedenartigen Erscheinungen an der Oberfläche und auf der Bruchfläche zu erkennen; z.B. äußern sich Unterschiede in den Festigkeitseigenschaften an verschiedenen Stellen desselben Stückes, die bei sonst gleichmäßigem formbaren Material durch vorausgegangene mechanische, örtliche Ueberanstrengung und Kaltbearbeitung (Druckstellen, Hammerschläge u.s.w.) veranlaßt sind, in örtlichem Zurückbleiben der Formänderung, Knotenbildungen, mehrfachen Einschnürungen u.s.w. So treten z.B. während der Erzeugung des Materials (Schienen) eingewalzte Firmenzeichen, wenn sie durch Abhobeln der Oberfläche beseitigt wurden, beim Zerreißversuch wieder deutlich zutage [3]. Mangelhafte Homogenität infolge der Kristallisation beim Erkalten des Gusses liefert bei Festigkeitsversuchen Oberflächenerscheinungen, wie sie in den Abbildungen (Fig. 1) von Zerreißproben aus Nickelkohlenstoffeisen dargestellt sind. Oertliche Ausscheidungen von Härtebildnern, besonders Anreicherungen von Phosphor im Flußeisen, führen beim Auswalzen des Materials zu harten Streifen, Schichten oder Adern. Treten sie an der Oberfläche der Zerreißprobe zutage, so entstehen innerhalb ihres Bereiches zahlreiche reihenförmig angeordnete Querrisse (Fig. 2), sogenannte Härteadern; auf der Bruchfläche geben sie sich durch meist scharf begrenzte, körnige, glänzende Stellen zu erkennen (Fig. 3), die auch geringeren Widerstand gegen den Rostangriff besitzen (Fig. 4) als der übrige Teil der Bruchfläche [4]. Die sicherste Prüfung der[135] Homogenität ist die mikroskopische Untersuchung. Bei ihr erfolgt die Prüfung der Gesteine an dünnen Scheiben, sogenannten Dünnschliffen (s. Gesteine), bei durchfallendem Licht, die Prüfung der Metalle an vollkommen ebenen, polierten und nötigenfalls geätzten Flächen mit auffallendem Licht [5]. Die Anwendung der Metallographie beruht darauf, daß das Angriffsvermögen des Schleifmittels (Polierrot) mit der Härte der Gefügebestandteile sich ändert, so daß die härteren Teile als Relief erhaben hervortreten, und daß die Wirkung der Aetzmittel besonders von der chemischen Zusammensetzung der Gefügeteile abhängig ist. Die Art des Aetzmittels ist dem zu untersuchenden Material und der Art der aufzudeckenden Ungleichförmigkeit anzupassen.

Literatur: [1] Rudeloff, Beitrag zum Studium des Bruchaussehens zerrissener Stäbe, Baumaterialienkunde, Bd. 4, S. 85. – [2] Die Abhängigkeit des Gefüges der Bruchflächen schmiedeeiserner Stäbe von der Wirkungsweise der zerstörenden Kraft, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1888, S. 501. – [3] Martens, Untersuchungen mit Eisenbahnmaterialien, Mitteil. aus den Kgl. Techn. Versuchsanstalten zu Berlin 1890, I. – [4] Rudeloff, Bericht über vergleichende Untersuchungen von Schweiß- und Flußeisen auf Widerstand gegen Rosten, ebend. 1902. – [5] Heyn, Einiges über das Kleingefüge des Eisens, »Stahl und Eisen« 1879, S. 709.

Rudeloff.

Fig. 1., Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.