Vergleichende Oberflächenuntersuchungen mit dem Lichtmikroskop,
Elektronenmikroskop und Rasterelektronenmikroskop
FRANK HENGERER*), THOMAS GEIGER, MANFRED SEMLITSCH, PAUL BREZINA
(Metallkundliches Laboratorium der Maschinenfabrik Gebr. SULZER A.G., Winterthur,
Schweiz)
1. Einleitung
Das Verhalten eines Konstruktionsteils bei bestimmten Betriebsbedingungen ist sowohl vom
inneren Gefügeaufbau als auch von den Eigenschaften seiner Oberfläche abhängig. Während
sich die lichtoptischen Untersuchungen der klassischen Metallographie vor allem auf die
Kennzeichnung des Gefügeaufbaus an polierten und geätzten Anschliffen konzentrieren, sind
verfeinerte Studien.an Oberflächen erst durch die Elektronenmikroskopie möglich geworden.
Neben dem höheren Auflösungsvermögen des Elektronenmikroskopes ist vor allem seine viel
bessere. Tiefenschärfe gegenüber dem Lichtmikroskop bei Untersuchungen an rauhen Ober-
flächen ausschlaggebend.
Zur Abbildung des Oberflächenzustandes mit Hilfe des Durchstrahlungselektronenmikro-
skopes muß ein Abdruck von der Probe angefertigt werden. Hierzu wird entweder ein dünner
Kohlefilm aufgedampft und auf chemischem bzw. elektrochemischem Wege abgelöst (zer-
störendes Präparationsverfahren). oder zunächst ein Kunststoffabdruck hergestellt, der als
Matrize für die Kohlebedampfung dient (zerstörungsfreies, beliebig oft wiederholbares
Präparationsverfahren).
Die Möglichkeiten einer Oberflächenuntersuchung mittels Elektronenstrahlen sind durch das
in den letzten Jahren intensiv weiterentwickelte Rasterelektronenmikroskop bedeutend
erweitert und vereinfacht worden! 9 3. Der Hauptvorteil des Rasterelektronenmikroskopes
gegenüber dem Durchstrahlungselektronenmikroskop im Hinblick auf Oberflächenunter-
suchungen besteht in der direkten Untersuchung der Probe und damit der Umgehung der
mitunter aufwendigen und die Gefahr von Präparationseffekten beinhaltenden Abdruck-
technik.
In der vorliegenden Arbeit wird an Hand verschiedener Oberflächenerscheinungen ein Ver-
gleich des Informationsgehaltes verschiedener Abbildungsverfahren angestellt. Das Versuchs-
material umfaßte neben einigen metallographischen Anschliffen Maschinenteile mit Ver-
schleiß- und Korrosionserscheinungen sowie vor allem Proben, an denen künstlich verschie-
dene Arten von Brüchen erzeugt worden waren.
2. Untersuchungsergebnisse
2,1 Gefügeuntersuchungen
Die Sichtbarmachung von Gefügeeinzelheiten im Raster-Elektronenmikroskop wird entweder
durch den sog. „Materialkontrast‘“, d. h. die Abhängigkeit des Anteiles an rückgestreuten
*) jetzt SKF Kugellagerfabriken GmbH, Schweinfurt
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