Die Stahlbranche steht vor großen Herausforderungen. Qualität wird da zu einem zentralen Erfolgsfaktor. Wir von der SPC Werkstofflabor GmbH sind Servicepartner der Branche und setzen dabei auf eine Kombination von Licht- und Rasterelektronen-Mikroskopie von ZEISS.

„Die Anforderungen an Bauteile aus Stahl werden immer höher“, sagt Alexander Meier, Geschäftsführer der SPC. „Zugleich sinkt das Angebot und steigen die Preise beim Rohstahl.“ Verarbeitungsqualität und Effizienz werden da umso wichtiger. Als Servicepartner für Werkstoffprüfung und Schadensanalyse unterstützen wir die Branche dabei – und setzten bei unserer Arbeit seit vielen Jahren auf Mikroskopielösungen von ZEISS.

Niedrigere Qualität von Rohstahl und Schrott​

Thomas Schaupp ist unser Laborleiter. Auch er kennt die Schmerzen der Stahlindustrie nur zu gut: „Ein sehr hoher Anteil des Rohstahls kam bis vor zwei Jahren aus Russland, und der war sehr hochwertig.“ Der Ersatzstahl aus anderen Quellen sei jetzt von schlechterer Qualität, dasselbe gelte für den Schrottanteil, der Stahlprodukten immer anteilig beigemischt wird.

Das hat oft gravierende Folgen für die daraus entstehenden Bauteile, wie bei einer Ritzelwelle, die ein Stahlhändler bei SPC zur Prüfung eingereicht hat. „Der Hersteller der Ritzelwelle hat sich bei unserem Kunden beschwert, nachdem eine komplette Charge der Ritzelwellen im Herstellungsprozess der Länge nach aufriss. Er hat uns damit beauftragt, nach der Ursache zu forschen.“

Prüfung mit Licht- und Rasterelektronenmikroskopie

Eine visuelle Prüfung ließ vermuten, der Riss sei durch eine Beschädigung an der Oberfläche des rohen Teils beim Härteprozess entstanden. Doch die Analyse mit dem Digitalmikroskop ZEISS Smartzoom 5 legte einen anderen Schluss nahe, sagt Thomas Schaupp: „Um die zentrale Achse war eine ‚Verzunderung‘, also Oxidation des Stahls erkennbar. Der Bruch entstand also von innen.“

Ein metallografischer Schliff sollte weiter Aufschluss geben. Hierfür untersuchten die Mitarbeiter von SPC die Probe mit dem hochauflösenden Weitfeldmikroskop ZEISS Axio Imager. Thomas Schaupp berichtet: „Die Analyse hat bestätigt, dass nahe der zentralen Achse eine ‚Seigerung‘ stattgefunden hat, also eine Verunreinigung; zusätzlich sahen wir nichtmetallische Einschlüsse. Dadurch wurde der Stahl spröde.“

Um zu erkennen, aus welchen Materialien die Verunreinigung besteht, prüften die Mitarbeiter den metallografischen Schliff von der Ritzelwelle mit dem Rasterelektronenmikroskop ZEISS EVO. Das Ergebnis: Im Stahl der Ritzelwelle gab es nah der zentralen Achse nichtmetallische Einschlüsse mit hohen Gehalten an Mangan und Schwefel sowie Seigerungen der Elemente Schwefel und Phosphor. „Normalerweise wären diese Verunreinigungen noch tolerierbar“, sagt Thomas Schaupp, „aber genau an dieser Stelle wurde eine Bohrung angesetzt, die das Material besonders strapaziert hat, und es kam zum Bruch.“

Mit ZEISS 30 % schneller zu zuverlässigen Ergebnissen​

Durch den korrelativen Workflow zwischen Licht- und Rasterelektronen-Mikroskopie von ZEISS konnte das SPC Werkstofflabor dieses Ergebnis innerhalb weniger Tage ermitteln. „Unsere Kunden brauchen verlässliche Ergebnisse, und zwar schnell“, sagt Thomas Schaupp. „Denn Mängel in Werkstoffen wie Stahl führen bei unseren Kunden zu hohen Kosten.“

Für den Laborleiter gibt es daher keine Alternative für ZEISS: „Hard- und Software sind optimal aufeinander abgestimmt. Da funktioniert alles intuitiv und einfach, und dank der Automatisierungsfunktionen schnell und effizient. Das erlaubt reproduzierbare Ergebnisse, unabhängig vom Nutzer. Ohne ZEISS würden unsere Prozesse sicher 30 Prozent länger dauern.“

Zudem bietet ZEISS die cloudbasierte Datenbank ZEISS ZEN Data Storage, mit der die Ergebnisse der Materialanalysen mit Kunden geteilt werden können – für Thomas Schaupp ein weiterer wichtiger Effizienz- und Service-Faktor. An der langen Partnerschaft soll sich daher auch nichts ändern, sagt Thomas Schaupp: „Zu ZEISS gibt es in jeglicher Hinsicht kurze Wege. Wenn wir Service benötigen, geht das schnell, man kennt sich gegenseitig. Und ZEISS versteht unsere Bedürfnisse, warum soll ich da wechseln?“