60. Metallographie Tagung 2026

Metallographic preparation is a critical step in materials characterization, as a detailed analysis of metallic microstructures requires more than an optimized polishing procedure. The application of suitable etching methods enhances the contrast between phases, grain boundaries, and (intermetallic) precipitates. Titanium alloys, known for their high affinity to oxygen, present unique challenges in metallographic preparation due to the rapid formation of highly corrosion-resistant oxide layers immediately after polishing. While it is beneficial for applications, this characteristic complicates the etching process and demands specialized solutions.
Traditionally, hydrofluoric acid (HF)-based etchants, such as Kroll’s reagent, have been widely used for titanium alloys. However, the high toxicity of HF, its aggressive nature, and the associated challenges of storage, handling, and disposal have raised significant safety and environmental concerns. These issues are particularly critical in industrial laboratories and educational settings, where the use of HF-based etchants is often restricted due to safety regulations.
This contribution investigates the systematic etching of titanium alloys and titanium aluminides, emphasizing the limitations of HF-based etchants and the need for safer alternatives. Among other contrasting method, the Buffered Oxide Etch (BOE) solution is evaluated as a promising alternative for metallographic preparation in this context. BOE has demonstrated exceptional capabilities in producing high-contrast surface etching, particularly for titanium alloys with refined microstructures resulting from advanced manufacturing processes such as laser-based powder bed fusion Unlike HF-based etchants, BOE is highly effective at revealing complex microstructural details, including finely distributed different phases and intermetallic precipitates, which are often difficult to resolve using conventional etchants.
This work provides a comprehensive overview of the challenges and recent advancements in metallographic etching techniques for titanium alloys, with a focus on materials produced by advanced manufacturing methods. It will highlight the potential of BOE as a safer and more sustainable alternative, offering valuable insights for students, researchers, educators, and industry professionals seeking to improve laboratory safety while achieving superior metallographic results.

Die Kombination von quasi in situ Experimenten im Rasterelektronenmikroskop (REM) mit der Methode der digitalen Bildkorrelation (DIC) ist eine leistungsstarke Methode, um die Ausprägung von Dehnungslokalisationen zu untersuchen. Zusätzlich können Verfahren wie die Elektronenrückstreubeugung (EBSD) ergänzend zur Interpretation eingesetzt werden. Allerdings birgt die DIC an REM-Aufnahmen einige Herausforderungen. Die größte Herausforderung dabei ist die Erzeugung eines geeigneten Oberflächenmusters, das in engem Zusammenhang mit dem untersuchten Material und dem durchgeführten Experiment steht. Das Ziel der Kontrastierungsmethode ist es, ein zufällig verteiltes, kontrastreiches Speckle-Muster bis hinunter in den Nanometerbereich zu erzielen, um sowohl eine hohe räumliche Auflösung als auch eine hohe Dehnungsauflösung bei den DIC-Berechnungen zu erreichen. Eine weitere Herausforderung stellt der Scan-Charakter der REM-Abbildungen dar, die komplexe Bildverzerrungen bestehend aus räumlicher Verzerrung und Driftverzerrung aufweisen können.
Der Beitrag gibt zunächst einen Überblick über verschiedene Kontrastierungstechniken und den Einfluss von Bildaufnahmeparametern. Im Anschluss daran wird eine Fallstudie zur hochaufgelösten DIC an einem hochfesten, metastabilen, austenitischen rostfreien Stahl vorgestellt, der bei RT im REM einer zyklischen Belastung unterzogen wurde. Die hochaufgelösten zweidimensionalen DIC-Ergebnisse zeigen eindrucksvoll, dass Martensitkörner, die sich während der Ermüdung entweder im Zug- oder Druckhalbzyklus bilden, mit ihren orientierungsspezifischen Dehnungsfeldern im Bereich ≤ 1 µm identifiziert werden können.

Die Dekarbonisierung der Stahlindustrie stellt eine der zentralen Herausforderungen auf dem Weg zu einer klimaneutralen Grundstoffproduktion dar. Der vermehrte Einsatz von Stahlschrott im Elektrolichtbogenofen (ELBO) bei der Stahlherstellung ermöglicht eine signifikante Reduktion der CO₂-Emissionen [1], geht jedoch zwangsläufig mit erhöhten Gehalten an Begleitelementen einher [2,3], insbesondere an Kupfer [4]. Diese Verunreinigungselemente lassen sich oftmals nur begrenzt oder, von einem ökonomischen Standpunkt aus gesehen, gar nicht aus der Stahlschmelze entfernen [4] und beeinflussen daher maßgeblich das Umwandlungsverhalten sowie die sich bildenden Ausscheidungen und deren Einfluss auf die mechanische Eigenschaften [5].

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Kupfergehalte auf das Umwandlungs- und Ausscheidungsverhalten einer untereutektoiden Stahlgüte untersucht. Das Umwandlungsverhalten wurde mittels Dilatometrie, makroskopischer Härtemessung sowie licht- und rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen für ein breites Spektrum an Abkühlraten charakterisiert. Die Bildung kupferreicher Ausscheidungen sowie deren chemische Zusammensetzung in einer perlitischen Mikrostruktur und einem vergütetem Zustand wurde mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie in einem Transmissionselektronenmikroskop und mittels Atomsondentomographie analysiert.

Die Ergebnisse zeigen, dass Kupfer eine ausgeprägte hemmende Wirkung auf die diffusionsgesteuerte Umwandlungskinetik besitzt. Mit zunehmendem Kupfergehalt verschiebt sich der Umwandlungsbeginn zu niedrigeren Temperaturen bzw. längeren Zeiten, wodurch die Bildung displaziver Phasen begünstigt wird. Darüber hinaus kommt es zu einer signifikante Ausscheidung kupferreicher Partikel, die sich bevorzugt an den Grenzflächen zwischen Ferrit und Zementit befinden.

Referenzen
[1] R. Maier, T. Gerres, A.Tuerk, F. Mey, Glob. Environ. Change, 2024, 86, 102846.
[2] I. Daigo, K. Tajima, H. Hayashi, D. Panasiuk, K. Takeyama, H. Ono, Y. Kobayashi, K. Nakajima, T. Hoshino, ISIJ Int., 2021, 61, 498.
[3] D. Raabe, M. Jovičević-Klug, D. Ponge, A. Gramlich, A. Kwiatkowski Da Silva, A. N. Grundy, H. Springer, I. Souza Filho, Y. Ma, Annu. Rev. Mater. Res., 2024, 54, 247.
[4] K. E. Daehn, A. C. Serrenho, J. Allwood, Metall. Mater. Trans. B, 2019, 50, 1225.
[5] L. Hatzenbichler, M. Gocnik, P. Haslberger, M. Galler, A. Stark, O. Glushko, J. Keckes, R. Schnitzer, Steel Res. Int., 2025, 2500172.

Die additive Fertigung metallischer Werkstoffe eröffnet durch neue Entwurfskonzepte ein großes Entwicklungspotenzial in verschiedenen Industriebereichen. Am häufigsten kommt dabei das pulverbettbasierte Verfahren mit Laserlicht als Energiequelle (PBF-LB/M) zum Einsatz (1). Beim Werkstoffspektrum besteht jedoch hoher Forschungsbedarf. Neben Warm- und Kaltarbeitsstählen gehören die Schnellarbeitsstähle (engl. HSS) zur dritten Gruppe von Werkzeugstählen, die aufgrund ihrer hohen Verschleißbeständigkeit, Warmfestigkeit und Zähigkeit als unersetzbarer Werkstoff im Werkzeugbau gelten (2). Die Verarbeitung von HSS ist allerdings mittels PBF-LB/M äußerst anspruchsvoll, daher ist die Charakterisierung der erzeugten und erzeugbaren Mikrostruktur und deren Korrelation mit den verwendeten Prozessparametern unabdingbar (3).

Mittels der Kombination von FIB, REM und EDX wird eine detaillierte Beobachtung des Gefüges ermöglicht, woraus dann die Korrelation zwischen den Prozessparametern und den damit resultierenden Gefügeänderungen abgeleitet werden wird. Im Fokus der Arbeit steht der Einfluss der Abkühlrate auf die Martensitbildung und die Ausscheidungskinetik von Karbiden. Es wird gezeigt, dass die Belichtungsstrategie in Kombination mit der Bauplattformheizung als vorhandene Energiequellen die Mikrostruktur geometrieabhängig beeinflussen.

Referenzen
(1) H. A. Richard, B. Schramm, und T. Zipsner, Additive Fertigung von Bauteilen und Strukturen. Springer.
(2) H. Berns und W. Theisen, Eisenwerkstoffe - Stahl und Gusseisen, 4. Aufl. Springer.
(3) J. Saewe, C. Gayer, J. H. Schleifenbaum, und A. Vogelpoth, „Feasability Investigation for Laser Powder Bed Fusion of High-Speed Steel AISI M50 with Base Preheating System“, Berg Huettenmaenn Monatshefte, 2019.

Die Charakterisierung von oxidschichten auf Stählen mit EBSD wird seit über 20 Jahren durchgeführt, wobei immer wieder die Grenzen der Methode aufgezeigt werden. Dabei sind die Kristallstrukturen vergleichsweise einfach: Es handelt sich vorwiegend um trigonales Korund-typ-oxid (Raumgruppe 167) und BCC Ferrit (RG 229) sowie die FCC Phasen Austenit und Kochsalz-typ (RG 225) bzw. Spinell-typ (RG227) Oxide. Speziell die Unterscheidung der verschiedenen FCC Phasen bei EBSD ist mit Hough-basierter Indizierung unmöglich, weshalb bisher EDXS zur Unterscheidung hinzugezogen wurde. Damit verbundene Auflösungseinbußen und kontinuierliche Übergänge sowie unpräzise Formulierungen führten teils zu suboptimalen Ergebnissen. Für die Analyse von Querschnittsproben bestehen zusätzliche Herausforderungen wie stark schwankend EBSD-Musterqualitäten, Mischkristalle variabler Zusammensetzung und amorphe Zonen . Bei der Analyse der direkten Oxidoberfläche führen die lokale Topographie der Kristalle zudem zu Über- und Unterbelichtung, was von Abschattungseffekten durch größere Topographien wie Gräben oder herausragenden Rücken überlagert wird.
Die kombinierte Anwendung von NPAR und Full Pattern Matching („spherical indexing“) auf Datensätze dieses Themenkomplexes ermöglicht nicht nur eine verbesserte Repräsentativität der Messungen, sondern auch die systematische Trennung von Mischkristallen der Raumgruppen 225, 227 und 167, inklusive chemisch verschiedener Phasen derselben Raumgruppen, ohne die Auflösungsdefizite von EDXS in Kauf nehmen zu müssen. Das breite Spektrum artefaktbelasteter, nicht indizierbarer EBSD-Muster kann zu Artefakten im Ergebnis führen, die z.B. in Polfiguren leicht erkannt werden können. Ein gezieltes filtern dieser Datensätzen ist daher für die Auswertung essentiell. Die so erreichbare Darstellung der Mikrostruktur ermöglicht das Auswerten der Orientierungsbeziehungen/Epitaxien verschiedener Kristallgitter bzw. Schichten der Mikrostruktur und damit Rückschlüsse auf Ihre Entstehung und damit den Mechanismus der Oxidation.

Die additiv gefertigte Nickel-Basis Legierung L718 AMPO weist aufgrund des schichtweisen Aufbaus und der hohen Erstarrungsraten während des Druckprozesses eine ausgeprägte Zellstruktur aus Mikrosegregationen auf. Diese sind aufgrund ihrer geringen Größenordnung und komplexen Verteilung nur schwer zuverlässig zu charakterisieren. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von Analyseverfahren, die eine automatisierte und quantitative Erfassung dieser mikrostrukturellen Merkmale ermöglichen.

Hierzu wurden rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen unter Verwendung von energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) sowie rückstreuelektronenbasierten Kontrastmechanismen (BSE) durchgeführt. Durch die Kombination dieser bildgebenden Verfahren mit weiterentwickelten Bildanalysetools konnten sowohl die chemischen Unterschiede als auch die charakteristischen Zellgrößen präzise bestimmt werden. Die entwickelten Algorithmen erlaubten eine automatisierte Segmentierung und statistische Auswertung einer großen Anzahl an Aufnahmen, wodurch reproduzierbare und quantitative Aussagen zur Mikrosegregationsausprägung möglich wurden.

Erst durch diese systematische Quantifizierung lassen sich die ermittelten Mikrostrukturparameter zuverlässig mit weiteren werkstoffrelevanten Eigenschaften in Beziehung setzen. Insbesondere können nun direkte Korrelationen zwischen Ausmaß der Mikrosegregationen, lokaler chemischer Zusammensetzung und dem Rekristallisationsverhalten während nachfolgender Wärmebehandlungen hergestellt werden. Die vorgestellten Analyseverfahren bilden somit eine wesentliche Grundlage, um die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Mikrostruktur und resultierenden Werkstoffeigenschaften in additiv gefertigten Nickelbasislegierungen besser zu verstehen und gezielt zu optimieren.

Die additive Fertigung, insbesondere das selektive Laserschmelzen (L-PBF), hat sich als Schlüsseltechnologie für die Herstellung komplexer Bauteile aus der Titanlegierung Ti6Al4V etabliert. Im Vergleich zu konventionellen schmelzmetallurgischen Verfahren zeichnet sich der L-PBF-Prozess durch hohe Abkühlraten und zyklische Wiederaufheizvorgänge aus. Dies führt zu einem meist martensitisch geprägten Gefüge mit feinen α′-Nadeln innerhalb der primären β-Körner, und beeinfluss so das mechanische Eigenschaftsprofil.
Ein kritischer Aspekt für die Integrität dieser Bauteile ist der Grenzbereich zwischen den einzelnen Pulverlagen. Diese Übergangszonen können Inhomogenitäten im Gefüge oder mikroskopische Defekte aufweisen, die unter mechanischer Last – insbesondere bei zyklischer Beanspruchung – als Ausgangspunkte für Mikrorisse fungieren. Um das Verformungsverhalten und die Versagensmechanismen auf skalenübergreifender Ebene zu verstehen, ist eine detaillierte mechanische Charakterisierung auf der Mikroebene notwendig.
Im Rahmen dieser Untersuchung wird eine Methodik zur mikromechanischen In-situ-Charakterisierung von Proben vorgestellt. Mittels präziser Zug- bzw. Biegeversuche in-situ im Mikroskop wird das Werkstoffverhalten unter Last direkt beobachtet. Ein zentrales Element der Analyse stellt die digitale Bildkorrelation („Digital Image Correlation – DIC“) dar. Diese erlaubt es, lokale Dehnung hochaufgelöst zu dokumentieren und Spannungslokalisierung an Übergangszonen quantitativ zu erfassen.
Der Erfolg solcher mikromechanischen Untersuchungen hängt maßgeblich von der metallografischen Präparationsgüte ab. Da die Probengeometrie im Millimeterbereich liegt, ist eine konventionelle metallographische Handhabung kaum möglich. Es wird ein innovativer Workflow präsentiert, bei dem die Mikroproben zunächst in einem wiederauflösbaren Einbettmittel eingebettet werden, um eine plane und schädigungsfreie Oberfläche durch Schleifen und Polieren zu erzielen. Das anschließende Ausbetten der Proben erfolgt schonend in einem Soxhlet-Extraktor. Dieses Verfahren garantiert die Rückstandsfreie Entfernung des Einbettmittels. Dies ist für die anschließenden Untersuchungen von zentraler Bedeutung. Zudem bewahrt diese Methode die empfindlichen Probenkanten vor Schäden, was eine Grundvoraussetzung für die präzise In-situ-Beobachtung und die anschließende Korrelation der Gefügedaten ist.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die mineralogisch-petrographische Charakterisierung zweier Eisenerzsinter mit Basizität B2. Es wurden Sinter von zwei unterschiedlichen Aufgabemischungen mit als auch ohne karbonatischem Erz und variablem Koksanteil herangezogen und miteinander verglichen.
Die Sinterproben wurden mittels Sinterversuchsanlage im Labormaßstab in zylindrischen Packungen aus den Aufgabenmischungen hergestellt. Währen des Sinterns werden die Emissionen von Co, CO2, NO und SO2 im Abgas gemessen, ebenso wie das axiale Temperaturprofil und spezifische Sinterparameter. Mikroskopische Schlifffotos wurden mit der Bildverarbeitungssoftware VisuMet mineralogisch und petrographisch analysiert. Zusätzlich wurde der Modalbestand am REM mit der Software SmartPI von Carl Zeiss AG bestimmt.
Es wurden Sinter mit eisenhaltigen Phasen wie Hämatit, Magnetit, verschiedene SFCA-Phasen, Glas und unterschiedliche Ferrite hergestellt, die für den Einsatz in kommerziellen Reduktionsanlagen geeignet sind. Im Sinter aus der Mischung mit karbonatischem Erz wurde ein höherer Magnetitgehalt und im Sinter der Aufgabemischung ohne karbonatischem Erz ein höherer Hämatitgehalt festgestellt.
Geringfügige Variationen der Kokszugabe zeigten keine signifikanten Änderungen der Modalbestände. Karbonatisches Erz bzw. höhere Koksgrusgehalte führten zu Sinter mit einer höheren Niedertemperaturzerfallsfestigkeit. Die Reduzierbarkeit bei Bedingungen in Direktreduktionsschächten nimmt mit geringerem Koksgrusgehalt zu, während karbonatisches Erz keinen signifikanten Einfluss zeigt.

Nach einem halben Jahrzehnt in der Überarbeitung wird 2026 die ISO 4967 neu aufgelegt. Eine Unklarheit in der Definition der DS-Einschlüsse hat die Überarbeitung angestossen: überarbeitet wurden schliesslich neben der Definition des DS-Einschlüsse auch grundlegende Definitionen wie die Breite eines Einschlusses und die Nachbarschaftsbeziehungen, aber auch die aus den Daten berechenbaren globalen Indizes. In diesem Vortrag werden die Unterschiede zwischen der Ausgabe 2013 und der neuen Ausgabe veranschaulicht und begründet. Ausserdem wird auf die Übergangsfristen und weitere Verbesserungsideen für die nächste Überarbeitung eingegangen, sowie auf die Unterschiede zu und Gemeinsamkeiten mit anderen Stahl-Reinheitsgradnormen.

In der Additiven Fertigung entstehen viele charakteristische, oft komplexe Mikrogefüge, die durch chemische, elektrolytische und optische Kontrastierungsmethoden dargestellt werden können.Die Motivation dieses Posters ist, anhand ausgewählter Beispiele aus Stahl, Aluminium und Wolfram, unterschiedliche Kontrastierungsmethoden vergleichend darzustellen und deren Mehrwert für die Gefügeinterpretation aufzuzeigen. Die Proben wurden im Hellfeld unter dem Auflichtmikroskop dokumentiert und mit erweiterten Verfahren wie Polarisationsfilter, Differentialinterferenzkontrast, Dunkelfeldbeleuchtung oder kombinierter Tripleätzung verglichen.Die Ergebnisse verdeutlichen,dass diese Methoden nicht nur ästhetisch eindrucksvolle Bilder liefern, sondern insbesondere wichtige Merkmale wie Korngröße, Phasenverteilung, Rissausbildung, Härteunterschiede und Substrukturen differenzierter erfassbar machen. Der Einsatz der Methoden basiert häufig auf langjähriger Erfahrung und Erprobung und ist bislang nur begrenzt in Lehrbüchern dokumentiert. Die facettenreiche Welt der Metallographie wird durch die Anwendung dieser optischen Verfahren in Ästhetik und Anspruch gleichermaßen bereichert.

Additive manufacturing produces many characteristic, often complex microstructures that can be visualised using chemical, electrolytic and optical contrasting methods.
The motivation behind this poster is to use selected examples from steel, aluminium and tungsten to compare different contrasting methods and demonstrate their added value for microstructure interpretation. The samples were documented in bright field under light microscope and compared using advanced techniques such as polarization filters, differential interference contrast, dark field illumination or combined triple etching.
The results illustrate that these methods not only provide aesthetically impressive representations, but also make it possible to detect important features such as grain size, phase distribution, crack formation, hardness differences and substructures in a more differentiated manner.
The use of these methods is often based on many years of experience and testing and has so far only been documented to a limited extent in textbooks. The multifaceted world of metallography is enriched in terms of both aesthetics and sophistication by the application of these optical methods.

Linde Specific Laboratory Investigation Services. Tensile and Impact Tests under Liquid Helium Conditions. Ich habe 2 Poster für die Ausstellung vorbereitet zum o.g. Thema und würde mich freuen, wenn die beiden Poster ausgestellt werden würden. Leider finde ich nicht, wo ich die Poster (als PDF) anhängen kann

Lithium-Ionen Batterien stellen derzeit die führende Technologie elektrochemischer Energiespeicherung dar. Die hohe gravimetrische und volumetrische Energiedichte, ausgeprägte Zyklenstabilität sowie vielfältige Einsatzfähigkeit, in mobilen und stationären Anwendungen, machen sie zu einem zentralen Baustein moderner Energiesysteme. Mit der kontinuierlichen Leistungsoptimierung und der wachsenden industriellen Bedeutung dieser Technologie steigt der Bedarf an einer vertieften werkstoffkundlichen Charakterisierung, um Alterungsmechanismen, Fertigungstoleranzen und mikrostrukturelle Defekte zuverlässig identifizieren und bewerten zu können.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine reproduzierbare Präparationsroutine für die metallografische Charakterisierung von Lithium-Ionen Rundzellen vorgestellt. Die Prozesskette beginnt mit der Tiefentladung der Zellen, um das Risiko einer unkontrollierten exothermischen Reaktion während der mechanischen Bearbeitung zu minimieren. Anschließend erfolgt der Trennvorgang an den zu untersuchenden Bereichen der Zellkomponenten. Für die Einbettung werden Kalteinbett-Systeme ausgewählt, um eine Fixierung der Jelly-Roll und eine minimale Randzonenschädigung sicherzustellen. Darauf aufbauend kommen optimierte Schleif- und Poliervorschriften zum Einsatz, die eine artefaktfreie Auswertung der Mikrostruktur ermöglichen. Für die Auswertung sind vor allem die Elektroden, die Stromableiterfolien, der Separator und die Dichtungen des Zellgehäuses relevant. Die Elektrodenkomposite liefern zentrale Informationen zu Porenstruktur, Partikelverteilung und Haftung auf den Stromableitern, während die metallischen Folien selbst Aufschluss über Fertigungsqualität und mögliche Verformungen geben. Der Separator erfordert aufgrund seiner feinen, empfindlichen Struktur eine besonders schonende Präparation. Ergänzend werden die Laserschweißnähte an den Plus- und Minus-Pol der Zelle untersucht, da Unregelmäßigkeiten in diesen Bereichen sicherheits- und qualitätsrelevante Hinweise liefern.
Obwohl zukünftige Energiespeichertechnologien sich hinsichtlich ihrer Materialsysteme und Zellarchitekturen deutlich von etabliertem Lithium-Ionen Batterien unterscheiden werden, bleibt die metallografische Präparation ein essenzielles Verfahren der Qualitätssicherung. Unabhängig von der jeweiligen Zellchemie ermöglicht sie einen unverzichtbaren Zugang zur Bewertung mikrostruktureller Merkmale, zur Beurteilung der Fertigungsqualität sowie zur Identifikation von Degradationsmechanismen.

Für die lichtmikroskopische Charakterisierung moderner Stähle spielt die Wahl des geeigneten Ätzverfahrens eine zentrale Rolle. Eine der am häufigsten verwendeten Ätzlösungen in der metallographischen Analyse von Stählen ist Nital. Zur qualitativen und quantitativen Unterscheidung diverser Gefügephasen ist es in den meisten Fällen hilfreich, mindestens eine weitere Kontrastierung mit einer Farbniederschlagsätzung durchzuführen. Ein bekanntes Verfahren ist die LePera-Ätzung, welches jedoch sehr empfindlich hinsichtlich verschiedener Einflussgrößen ist, wie z. B. Ätzzeiten und -temperaturen sowie die Legierungszusammensetzung. Daher besteht eine wesentliche Herausforderung darin, eine reproduzierbare Präparationsroute mit Verwendung der LePera-Kontrastierung darzustellen.
Die detaillierte Charakterisierung der Mikrostrukturen der beiden in dieser Arbeit untersuchten Mehrphasenstähle erfordert eine Kombination komplementärer Analysetechniken. Das Poster beschreibt einen Workflow für die korrelative Mikroskopie von Stählen inkl. Präparationsweg, der die strukturellen und farblichen Informationen aus der Lichtmikroskopie durch hochauflösende Daten aus der Rasterelektronenmikroskopie (REM) und der Elektronenrückstreubeugung (EBSD) ergänzt und damit die notwendigen Informationen zur Unterstützung der Gefüge-Interpretation liefert, z. B. für die Bestimmung der Grundwahrheit bei der Entwicklung von KI-Modellen. Ein wesentlicher Aspekt hierbei ist die Korrektur der unterschiedlichen Verzerrungen der Bildmodalitäten durch manuelle und automatische Bildregistrierung.
Für diese Mehrphasenstähle ermöglicht die korrelative Analyse unter Nutzung der entwickelten Methoden eine eindeutige Differenzierung der ferritischen, bainitischen und martensitischen Gefügebestandteile sowie von M/A-Phasen.

Spark-Plasma-Sintern (SPS) ist eine feldunterstützte Sintertechnik, die eine schnelle Verdichtung von Pulvern durch die gleichzeitige Anwendung von elektrischem Strom und einachsigem Druck erreicht. Die wichtigsten Vorteile von SPS sind die verkürzte Sinterzeit und die niedrigere Temperatur, wodurch das Kornwachstum minimiert und eine feinkörnige Mikrostruktur erreicht werden kann. Aufgrund dieser Vorteile wird SPS für die Herstellung von Hochleistungskeramiken in mehreren wichtigen Bereichen eingesetzt, darunter die Luft- und Raumfahrt.

Trotz dieser Vorteile berichten mehrere Studien über ungleichmäßige Mikrostrukturen in keramischen Proben, die mit SPS hergestellt wurden. Die gleichzeitige Anwendung von Druck und Temperatur kann zu inhomogenen Temperatur- und Spannungsgradienten innerhalb der Probe führen. In dieser Arbeit werden die thermische und mechanische Belastung während des SPS entkoppelt, um die Homogenität der Mikrostruktur zu verbessern und die Verdichtungsmechanismen in keramischen Systemen gezielt zu steuern. Die Entkopplung der Hochdruckstempel und Elektrodenverbindungen wurde mit einer besonderen Sinterkonfiguration erreicht, wodurch eine unabhängige Druckanwendung in definierten Phasen des Sinterprozesses ermöglicht wird. Dieses Konzept wurde jedoch bisher nur begrenzt untersucht.

Das Hauptziel dieser Studie ist es, die Sintermechanismen unter der modifizierten SPS-Konfiguration zu verstehen und die Prozessbedingungen für eine verbesserte Mikrostrukturkontrolle und erhöhte Verdichtung zu optimieren. Um die Beziehung zwischen Prozess, Eigenschaften und Mikrostruktur zu bestimmen, wird eine Kombination aus Simulationen, Experimenten und maschinellem Lernen eingesetzt. Die resultierenden Mikrostrukturen werden hinsichtlich Korngrößenverteilung und Porosität mithilfe KI-gestützter Bildanalyse untersucht, die eine automatisierte, objektive und reproduzierbare Auswertung großer Datensätze ermöglicht und gleichzeitig umfassende Mikrostrukturinformationen liefert. Anschließend werden Methoden des maschinellen Lernens angewendet, um die optimierten Sinterparameter für gezielt eingestellte Mikrostrukturen vorherzusagen.

Korrelative Mikroskopieansätze und KI-basierte Segmentierungen haben die quantitative Gefügeanalyse in den letzten Jahren grundlegend erweitert und ermöglichen die reproduzierbare,skalenübergreifende Auswertung großer, systematisch variierter Probenserien. Auf dieser methodischen Grundlage wurde ein datengetriebenes Framework aufgebaut, das beide Richtungen der α–γ-Umwandlung in C-Mn- und C-Mn-Nb-Stählen adressiert. Entscheidend istdabei, dass die Metallographie Grundlage der Modellierung ist. Die Qualität der Vorhersagen ist unmittelbar an die der Grundwahrheit gekoppelt, die aus der korrelativen Charakterisierung mit Lichtmikroskopie, REM und EBSD gewonnen wird.

Zwei Datensätze decken industrierelevante Prozessfenster über thermomechanische Umformsimulationen ab. Zunächst wurde die Abkühlung γ–α mit dem Austenitzustand (Morphologie, Versetzungsdichte)und der Abkühlrate als Input und mit Phasenanteilen (Ferrit, Perlit, Bainit mit Unterklassen, Martensit), Morphologie und Härte des finalen Gefüges als Zielgrößen abgebildet. Anschließend wurde die Austenitisierung α–γ beschrieben, mit dem Ausgangsgefüge undden Aufheizparametern (Temperatur, Aufheizrate, Haltezeit) als Input und der Morphologie und Homogenität des rekonstruierten Austenits als Zielgröße.

Darauf aufsetzend wurden drei komplementäre Werkzeuge vorgestellt: (i) ein Vorwärtsmodell, das aus Austenit-Eigenschaften und Abkühlrate das Raumtemperaturgefüge vorhersagt; (ii)ein Suchmodul, das die Fragestellung umkehrt und zu einem gewünschten Endgefüge die wahrscheinlichsten Austenitzustände und Abkühlwege ermittelt; (iii) ein inverses Modell, das aus Raumtemperaturgefüge und Aufheizparametern den Ausgangszustand des Austenitsrekonstruiert.

Das Framework versteht sich nicht als universelles Umwandlungsmodell, sondern als metallographisch getriebenes Werkzeug zur Eingrenzung von Prozessfenstern und zur Priorisierungweiterer Experimente, ergänzend zu klassischen deterministischen und thermodynamischen Ansätzen.

Mittels Laser-Pulverbettfusion (L-PBF) hergestellte austenitische Stähle, z.B. 316L, weisen eine komplexe, hierarchische Mikrostruktur auf, die durch Schmelzbadlinien und die darin typische kolumnare und äquiaxiale Kornstruktur charakterisiert ist [1]. Die vollständige dreidimensionale Rekonstruierung dieser Merkmale stellt aufgrund der unterschiedlichen Kontrastanforderungen eine erhebliche Herausforderung für die Erfassung und digitale Bildverarbeitung dar. Eine Lösung hierfür bietet die sequenzielle Ätztechnik des RASI-Systems (Robot-Assisted Automated Serial Sectioning and Imaging) der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), sowie ein hinreichend trainiertes KI-Segmentierungsmodell [2].
Im Rahmen einer Untersuchung wurde die Rekonstruktion des Gefüges von Grund auf mittels metallografischer Serienschnitte durchgeführt, die mit dem RASI-System generiert wurden. Der Fokus lag dabei auf einer präzisen Registrierung der Bilder und der Korrektur von Bildartefakten sowie der Kontrastverhältnisse. Die größte Herausforderung besteht in der simultanen Segmentierung zweier unterschiedlich kontrastierter Gefügemerkmale: der linienhaften Schmelzbadgrenzen und der flächigen Kornstruktur, die beide aufgrund schwankender Kontrastintensitäten oft nur unvollständig abgebildet werden konnten.
Zur Lösung dieser Herausforderung werden computergestützte Ansätze, wie das klassische Schwellwert-Verfahren, Methoden des Machine Learnings sowie Deep-Learning-Modelle angewandt. Diese wurden nacheinander evaluiert und optimiert (Abbildung 1), um auch bei schwachem Kontrast eine zuverlässige Segmentierung der Phasen zu gewährleisten und ein optimiertes Modell für die additiv gefertigte AM-Stahlqualität (AM) 316L und ähnliche AM-Werkstoffe zu kreieren.

Abbildung 1:Segmentierte Schmelzbadlinien eines 316L-AM mit Schwellwertverfahren (links) und optimiertem Deep-Learning-Modell (rechts)

Die finale 3D-Rekonstruktion und Visualisierung erfolgt mit der Software Dragonfly (ORS). Das Ziel ist die Rekonstruktion eines digitalen Volumenmodells, bestehend aus Schmelzbadlinien und partialen Kornstrukturen, die eine quantitative Charakterisierung des Gefüges des Werkstoffs ermöglicht und somit die Grundlage für ein tieferes Verständnis der Korrelation zwischen diesen beiden Gefügemerkmalen additiv hergestellter Werkstoffe bietet. Langfristig bietet sich somit die Möglichkeit gefügeabhängige mechanische Eigenschaften so zu beschreiben, dass eine prozessnahe Werkstoffoptimierung erlaubt wird.

Referenzen
[1] Zhao, L.; Zhang, J.; Yang, J.; Hou, J.; Li, J.; Lin, J.: Microstructure and mechanical properties of 316L stainless steel manufactured by multi-laser selective laser melting (SLM), Materials Science & Engineering A 913 (2024)
[2] Moschetti, M.; Lemiasheuski, A.; Bajer, E.; Porohovoj, I.; Göbel, A.; Pfennig, A.; Bettge, D.; Maaß, R.: Robot-Assisted Automated Serial-Sectioning and Imagingfor 3D Microstructural Investigations, Adv. Eng. Mater. 28 (2026)

Materialien für die erste Wand (First Wall) von Kernfusionsanlagen unterliegen extremen thermischen Belastungen sowie intensiven Wechselwirkungen mit hochenergetischen Neutronen. Wolfram hat sich hierbei als präferierter Werkstoff etabliert, wobei in moderat belasteten Zonen die Beschichtung von Stahlsubstraten mittels Kaltgasspritzen eine effiziente Alternative zum Vollmaterial darstellt. Da die Sprödigkeit von Wolfram die Abscheidung reiner Schichten erschwert, wurden duktilere Kompositpulver mit Anteilen von Reineisen und Stahl getestet. Die qualitative und quantitative Charakterisierung dieser Schichten hinsichtlich Phasenverteilung, Schichtdicke und Porosität erfolgt üblicherweise an Querschliffen, gestaltet sich jedoch methodisch anspruchsvoll.
Während die Wolframphase im Rückstreuelektronen-Kontrast (BSE) im REM eindeutig identifizierbar ist, erlaubt dieser keine Differenzierung zwischen den morphologisch ähnlichen Eisenphasen (Reineisen und Stahl). Eine chemische Analyse mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) führt zudem aufgrund des angeregten Probenvolumens und der stark differierenden Massenzahlen zu einer systematischen Überbewertung des Wolframanteils. Da auch die lichtmikroskopische Differenzierung im ungeätzten Zustand unzureichend ist, wurden in dieser Studie verschiedene Kontrastierungsverfahren evaluiert.
Der Fokus lag hierbei auf Methoden, die einen Kontrast über die Bildung von Interferenzschichten (Oxid- oder Sulfidschichten) erzeugen. Im Gegensatz zu klassischen chemischen Angriffsätzungen, die durch Materialabtrag an den Phasengrenzen die Anteile artifiziell verkleinern, bleibt bei der Schichtbildung die ursprüngliche Gefügemorphologie präzise erhalten. Die quantitative Phasenanalyse erfolgte anschließend mittels digitaler Bildverarbeitung (Fiji/ImageJ) durch farbraumbasierte Schwellwertsegmentierung (HSB-Farbraum). Diese Methode ermöglichte eine statistisch repräsentative Erfassung großflächiger Gefügebereiche. Die Untersuchungen zeigen, dass insbesondere durch thermisches Anlassätzen eine eindeutige farbliche Trennung des Dreiphasensystems erzielt werden kann, die eine verlässliche digitale Phasenquantifizierung ermöglicht. Dieser Beitrag stellt die optimierten Parameter sowie den Vergleich der verschiedenen Ätzmethoden vor.

Electron Channeling Contrast Imaging (ECCI) ermöglicht die hochauflösende, ortsspezifische Charakterisierung von Versetzungen in metallischen Werkstoffen im Raster-Elektronenmikroskop (REM).
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung wird ECCI an einer AlMg0.5Si-Legierung angewendet, die für Kühlplatten in der Leistungselektronik von E-Motoren eingesetzt wird.
Die in dieser Untersuchung zusätzlich eingesetzte TOCA-Software (Tool for Orientation and Crystallographic Analysis) erlaubt eine ECCI-Abbildung unter kontrollierten Bedingungen (cECCI). Die jeweiligen Elektronen-Channeling Patterns (ECP) der Probe werden hierfür basierend auf EBSD-Messdaten (Electron Backscatter Diffraction) simuliert. Somit ist es möglich, die notwendigen Probenkippwinkel für die Dual-Beam-Condition im REM zu berechnen und dabei eine aussagekräftige Defektabbildung zu erzielen.
Die untersuchten Bauteile zeigen lokal stark unterschiedliche Massivumformgrade. Speziell die zur Wärmeabfuhr integrierten, hoch kaltumgeformten Pins weisen signifikant erhöhte lokale Umformzustände auf, während die Bereiche darunter deutlich geringere plastische Verformung erfahren haben.
Ziel der Studie ist es, die Versetzungsdichten in den stark umgeformten Bereichen quantitativ zu erfassen und diese mit den Versetzungsdichten in Zonen mit geringerem lokalen Umformgrad desselben Bauteils zu vergleichen.
Zusätzlich wird untersucht, inwieweit thermische Belastungen, wie sie während der späteren Verarbeitungs-Prozesskette auftreten, die Versetzungsdichte beeinflussen. Die Auswertung der Analyse vor und nach der thermischen Belastung mit einer KI-Auswertetechnik erlaubt Rückschlüsse darauf, ob und in welchem Umfang Erholungsvorgänge, lokale Rekristallisation oder Versetzungsumlagerungen stattfinden und wie stabil die durch die Kaltmassivumformung eingebrachten Defektstrukturen sind.
Insbesondere zeigen diese Defektstrukturen, wie sich unterschiedliche lokale Umformgrade sowie nachfolgende thermische Prozessschritte auf die mikrostrukturelle Integrität und damit auf die Wärmeleitfähigkeit, mechanische Stabilität und Lebensdauer von Kühlkomponenten auswirken, die in der E-Mobilität eingesetzt werden.
Die gewonnenen Ergebnisse liefern wichtige Beiträge für die Auslegung und Fertigungsoptimierung von thermisch belasteten Struktur- und Funktionsbauteilen.
Zusätzlich können die Daten bei der Verifizierung und Weiterentwicklung der FEM-Umformsimulationen bzw. Vorhersagemodelle hilfreich sein.

In der Arbeit wird gezeigt, wie die Fertigungstechniken, die zur Herstellung eines Degens aus der frühen Neuzeit verwendet wurden, auf Basis von metallographischen Prozessen abgeleitet werden können. Bislang wurden Fragmente und archäometallurgische Funde mit zerstörungsfreien Methoden analysiert. Diese Methoden liefern jedoch keine Informationen über die mechanischen Eigenschaften oder die Mikrostruktur des Materials. Erstmalig wurden zerstörungsfreie und zerstörende Verfahren kombiniert, um die Zerstörung des Artefakts zu minimieren aber dennoch die notwendigen Informationen zu erhalten. Mithilfe verschiedener metallkundlichen Analysemethoden konnten neue Einblicke in die innere Struktur des Schwertes gewonnen werden, so dass sich Rückschlüsse auf den Herstellungsprozess ziehen ließen.
Die Untersuchungen ergaben deutliche Unterschiede zwischen den Segmenten des Schwertes: Während der Knauf hauptsächlich aus einer ferritischen Struktur mit zahlreichen Schlackeneinschlüssen besteht, wurde in der Parierstange eine ferritisch-perlitische Struktur identifiziert. In der Schneide wurden ferritisch-martensitische Strukturen mit hoher Härte festgestellt, was auf eine gezielte Wärmebehandlung hindeutet. Darüber hinaus wurden Korrosionserscheinungen wie Lochfraß festgestellt. Die Erkenntnisse verdeutlichen insgesamt, dass hohe technologische Fertigkeiten notwendig waren, um den Degen zu fertigen.

Die mechanischen Eigenschaften und die Phasenzusammensetzung metastabiler β-Titanlegierungen lassen sich durch geeignete Wärmebehandlungsverfahren gezielt einstellen. Insbesondere das Lösungsglühen und die anschließenden Auslagerungsprozesse beeinflussen maßgeblich die Größe und den Volumenanteil der verschiedenen α- und β-Phasen. In diesem Beitrag wird der Einfluss verschiedener Warmauslagerungen auf die Mikrostruktur der Legierung Ti-10V-2Fe-3Al untersucht. Der Ausgangszustand besteht aus einer β-Phase sowie einem hohen Anteil an verformungsinduziertem Martensit (α‘‘), bedingt durch den Herstellungsprozess. Durch eine Lösungsglühbehandlung bei 830 °C mit anschließender Wasserabschreckung wird zunächst ein Zustand mit einer reinen β-Phase eingestellt. Eine anschließende einstufige Auslagerungswärmebehandlung bei verschiedenen Temperaturen (700 °C, 740 °C und 780 °C) für jeweils 1 h mit Luftabkühlung verändert gezielt den Volumenanteil und die Morphologie primärer α-Teilchen (αP). Eine zweistufige Wärmebehandlung, bestehend aus einer ersten Stufe (700 °C für 1 h mit anschließender Luftabkühlung) sowie einer zweiten Stufe von 8 h bei 500 °C bzw. 550 °C mit anschließender Luftabkühlung, ermöglicht die zusätzliche Ausscheidung feinerer sekundärer α-Teilchen (αS) im Gefüge. Für die Mikrostrukturuntersuchungen wurde eine metallografische Präparation mit Warmeinbettung und manuellem Schleifen gewählt. Die Schleifzeiten wurden gezielt kurz gehalten und ein hoher Anpressdruck angewendet, um Präparationsartefakte zu verhindern. Die Proben wurden anschließend maschinell mit einem Gemisch aus Oxidpoliersuspension und Wasserstoffperoxid (100 ml : 10 ml) bei einem Anpressdruck von 20 N und einer Polierdauer von 20 min final präpariert. Die Volumenanteile der primären und sekundären α-Teilchen nehmen mit steigender Auslagerungstemperatur systematisch ab und lassen sich gezielt steuern. Die Kombination aus gezielten Wärmebehandlungsrouten und einer mikrostrukturellen Analyse mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie liefert einen Beitrag zum Verständnis der Phasenausbildung in der metastabilen β-Titanlegierung Ti-10V-2Fe-3Al.

Improving the creep lifetime of high-temperature materials remains one of the grand challenges in modern materials science. Despite decades of research, many established concepts still rely on classical descriptions of dislocation-driven plasticity. But do these models truly capture what happens at the atomic scale during creep?
In this plenary lecture, I will demonstrate how advanced transmission electron microscopy (TEM), and in particular high-resolution analytical scanning transmission electron microscopy (HR-STEM), is transforming our understanding of creep mechanisms in single-crystalline Ni-base superalloys. Atomic-scale observations reveal that creep deformation is governed by a complex interplay of displacive and diffusive processes, challenging long-standing paradigms.
Using purpose-designed double-shear creep experiments, planar defects such as superlattice extrinsic stacking faults (SESFs), anti-phase boundaries (APBs), and microtwins are selectively activated. These defects, far from being purely structural features, emerge as chemically active entities: solute segregation, driven by temperature-dependent partitioning fluxes, leads to the formation of new, dynamic compositional steady states at the nanoscale. Their impact on planar fault energies is discussed in the context of thermodynamic predictions and directly linked to the observed deformation behavior.
Complementary in situ high-temperature micropillar experiments further reveal how these defect-mediated phases act as effective obstacles to dislocation motion, providing a direct and intuitive link between atomic-scale processes and macroscopic creep resistance.
This talk aims to bridge the gap between classical metallography and cutting-edge atomic-scale characterization. It highlights why modern TEM is not merely a tool for observation, but a key enabler for rethinking deformation mechanisms and guiding the design of next-generation high-temperature materials.
By combining advanced microscopy, innovative mechanical testing, and thermodynamic insight, this lecture offers new perspectives on how we can move beyond traditional models—and ultimately design materials with significantly improved creep performance.

Die Transformation der Stahlerzeugung vom klassischen Hochofenprozess hin zum Elektrolichtbogenofenverfahren ermöglicht eine deutlich erhöhte Verwendung von Stahlschrott als Einsatzmaterial. Dies resultiert in erhöhten Gehalten an Begleitelementen in den Stählen, welche im weiteren Herstellprozess nicht mehr entfernt werden können. Diese Begleitelemente können Versprödung verursachen, da sie zur Segregation an die Korngrenzen neigen und deren Kohäsion schwächen. Zur Minimierung solcher Effekte können gezielt Legierungselemente mit kohäsionssteigernder Wirkung zugesetzt werden.
Zur mikrostrukturellen Charakterisierung des Versprödungsverhaltens eines IF Stahls wurden verschiedene Legierungssysteme mittels Stereomikroskopie, Elektronenrückstreubeugung und energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht. Das resultierende Versprödungsverhalten wurde mittels Kerbschlagbiegeversuchen quantifiziert und zeigt eine deutliche Differenzierung zwischen verschiedenen Elementen. Darüber hinaus erfolgte die Analyse der Bruchflächen spröde und duktil versagender Proben aus den Kerbschlagbiegeversuchen unter Verwendung von Rasterelektronenmikroskopie.
Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Zusammenhang zwischen dem Bruchverhalten und der jeweiligen Legierungszusammensetzung. Die Bruchflächen der mit den Begleitelementen legierten Proben weisen im Tieftemperaturbereich ein transkristallines Verhalten auf. Im Gegensatz dazu zeigen die mit versprödungshemmenden Elementen legierten Proben bis zu vergleichsweise tiefen Temperaturen ein duktiles Versagen, wobei bei sehr tiefen Temperaturen ebenfalls ein Übergang zu transkristallinem Bruch beobachtet wird.

Die Legierungen EN AW-8079 und EN AW-8021B finden aufgrund ihrer guten Umformbarkeit und hohen Barriereeigenschaften breite Anwendung als Dünnfolien in der flexiblen Verpackungsindustrie. Für das gezielte Design ihrer mechanischen Eigenschaften und der Mikrostruktur ist ein tiefgehendes Verständnis der Gefügeevolution während des Walzprozesses sowie des Rekristallisationsverhaltes erforderlich.
In diese Arbeit werden die Rekristallisationsdiagramme beider Legierungen aufgenommen und die zugrunde liegenden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen systematisch untersucht.
Zur Bewertung des Rekristallisationsverhaltens werden isochrone Glühversuche durchgeführt. Die Entwicklung von Korngröße, Kornelongation und Aspektverhältnis während der einzelnen Kaltwalzstiche wird den mechanischen Eigenschaften im O-Temper und H18 gegenübergestellt.
Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen eine präzise Beschreibung der Gefügeevolution in Abhängigkeit von Walzgrad und Glühparametern und bilden damit eine solide Basis für die Definition industrieller Prozessparameter.

Spannungsanalyse in weichmagnetischen Materialien mittels Kerr-Mikroskopie

Die Erkennung innerer Spannungen in Werkstoffen ist ein Schlüsselgebiet der Materialwissenschaft, da diese Spannungen die mechanischen und magnetischen Eigenschaften sowie die Gesamtleistung von Bauteilen maßgeblich beeinflussen. Neben herkömmlichen zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfverfahren bieten lichtmikroskopische Techniken einen leistungsstarken Ansatz zur Analyse spannungsbedingter Effekte innerhalb der Mikrostruktur. Insbesondere die Kerr-Mikroskopie ermöglicht die Untersuchung magnetischer Domänen im Material. Innere Spannungen verändern diese Domänenmuster, so dass die Domänenmuster Rückschlüsse auf Spannungszustände in magnetischen Werkstoffen ermöglichen. Verschiedene Veröffentlichungen [1,2] belegen diesen Zusammenhang zwischen Spannungen und der inneren magnetischen Struktur in kornorientiertem Elektroblech.

Durch Ausnutzung des magnetooptischen Kerr-Effekts lässt sich die lokale Magnetisierung innerhalb der Mikrostruktur mithilfe linear polarisierten Lichts sichtbar machen. Dies zeigt sich als charakteristischer Hell-Dunkel-Kontrast, wobei die sichtbaren Strukturen magnetischen Domänen entsprechen. Da diese Domänenmuster stark von der Kristallstruktur und den Gitterparametern abhängen, reagieren sie äußerst empfindlich auf mechanische Beanspruchungen. Zug- und Druckspannungen führen zu elastischen Verformungen des Kristallgitters, was wiederum Veränderungen in der Domänenkonfiguration verursacht. Insbesondere in weichmagnetischen Materialien wie reinem Eisen oder Fe-Si-Legierungen zeigen die Domänenmuster eine ausgeprägte Empfindlichkeit gegenüber inneren Spannungen, was ihren Einsatz zur Spannungsdetektion ermöglicht.

Für die experimentelle Untersuchung wurde ein spezielles Kerr-Mikroskop verwendet, das mit einem Elektromagneten zur Erzeugung externer Magnetfelder ausgestattet ist. Diese Anordnung ermöglicht es, den Magnetisierungsumkehrprozess in situ zu beobachten und das lokale magnetische Verhalten zu analysieren. Darüber hinaus wurde eine mechanische Vorrichtung eingesetzt, um kontrolliert Zug- und Druckspannungen in die Probe einzuleiten. Bei unterschiedlichen Spannungsniveaus lassen sich charakteristische Domänenmuster erhalten.

Diese Bilddaten bilden die Grundlage für einen Machine-Learning-Ansatz, der die quantitative Abschätzung lokaler Spannungen anhand von Domänenmusterbildern ermöglicht. Dies bietet eine leistungsstarke Methode zur Bewertung von Spannungszuständen und zur Optimierung von Fertigungsprozessen, insbesondere im Bereich weichmagnetischer Anwendungen.

Literatur
[1] O. Perevertov, R. Schäfer: Influence of applied compressive stress on the hysteresis curves and magnetic domain structure of grain-oriented transverse Fe–3%Si steel. J. Phys. D: Appl. Phys. 45 (13) (2012), S. 135001.
[2] O. Perevertov, R. Schäfer: Influence of applied tensile stress on the hysteresis curve and magnetic domain structure of grain-oriented Fe–3%Si steel. J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (18) (2014), S. 185001.

Bellows in the combustion system of a large gas turbine engine used for power generation exhibited cracking in their outer plies. These components are designed to compensate for relative movement of
combustor parts upon start-up and shut-down of the engine, and in transient operating conditions. The subject bellows was made of Alloy 625, a wrought nickel-base superalloy, possessing excellent
corrosion and oxidation resistance. Five different failure hypotheses were discussed. Laboratory investigations were performed to verify or falsify these hypotheses. It was concluded that the subject
bellows cracked due to dynamic strain-assisted grain boundary oxidation (SAGBO), a failure mechanism this particular alloy is not immune against.

Die Qualitätssicherung von elektronischen Baugruppen und Komponenten stellt einen Metallographen durch die Miniaturisierung vor immer neue Herausforderungen.
So wundert man sich nicht, wenn einem zur metallographischen Untersuchung eine Probe auf den Schreibtisch gelegt wird, die wie eine Eintagsfliege aussieht und in gleicher Größe daneben ein schwarzer Punkt. Man fragt sich, was ist zu präparieren?
Bei dem Präparat handelt es sich um einen Transistor (Bild1) mit einer Abmessung von 1,2 mm x 1,9 mm mit einem GaAs Chip von 300x300 µm Abmessung und 20 µm Au Drahtbonds, die angeschliffen und auf Fehler untersucht werden sollten.
Ein anderer Fall ist die Qualifizierung von einer neuen Generation von Chip Size Packages (CSP) mit Abmessungen von 200 µm x 400 µm. Getestet werden sollte, ob die die Bauteile mit einer Kraft von 20N flächig und mit einer Nadel mit 3 N mittig belastet werden können.
Die Versuche wurden mit einer herkömmlichen 10 kN Universalprüfmaschine durchgeführt, da der vorhandene Nanoindenter, der für die Positionierung hervorragend geeignet gewesen wäre, nur bis 1N belasten kann.
Die Positionierung der Bauteile erfolgte mit der Sherlock Holmes Methode. Es ist gelungen die Bauteile mittig zu treffen, Bild 2. Die Ergebnisse der Prüfung ergaben eine Belastung von 10N, also deutlich höher als gefordert.
Eine dritte Herausforderung ist die Präparation von korrodierten Aluminiumdrahtbonds in einem Leistungsmodul. Bei der Probenübergabe meinte der Projektleiter, wenn ich mit der Pinzette anstoße, zerfällt der Draht in viele kleine Teile. Es sollte untersucht werden, ob der Drahtbond noch Kontakt hat. Die zugehörige Präparationsmethode wird im Vortrag beschrieben.

Seit der großtechnischen Entwicklung des Stranggießverfahrens von Stahl ab Mitte des 20. Jahrhunderts ist die Bestimmung der Innenqualität der so erzeugten Halbzeuge eine wichtige Beurteilungsgröße sowohl für die kontinuierliche Weiterentwicklung des Prozesses als auch für die Qualität des Produktes. Als De-Facto-Standard zur Bewertung der Innenqualität von Brammen hat sich hierbei im Laufe der Jahrzehnte die sog. Mannesmann-Richtreihe entwickelt, bei der die Innenqualität anhand von repräsentativen Vergleichsbildern in verschiedene Beurteilungsklassen eingeteilt wird. Auf dieser Basis fand diese Mannesmann-Richtreihe Eingang in zahlreiche Lieferspezifikationen bis hin zur Erwähnung in rechtsverbindlichen Dokumenten wie beispielsweise dem Code of Federal Regulations (CFR) der USA in Bezug auf Gaspipelines. Allerdings hat die Mannesmann-Richtreihe zu keinem Zeitpunkt den Status einer offiziellen Norm oder eines Branchenstandards erhalten, so dass parallel dazu sowohl bei vielen Stahlerzeugern eigene – im Regelfall ähnliche – Bildrichtreihen erstellt und darüber hinaus auf der Kundenseite auch weitere Prüfmethoden zur Bewertung der Innenqualität entwickelt wurden, wie z. B. die Punktzählmethode („dot counting“).
Vor diesem Hintergrund hat sich im Jahr 2016 beim Stahlinstitut VDEh ein Arbeitskreis konstituiert, mit dem Ziel, zuerst einen verbindlichen Branchen- und später einen internationalen Standard zu erarbeiten, welcher die verschiedenen Bewertungsansätze aufgreift, wichtige Randbedingungen zum Geltungsbereich und zur Prüfmethodik festlegt und damit die Basis für eine vereinheitlichte Bewertungssystematik für Stahlerzeuger und Stahlverarbeiter schafft. Das aus diesen Arbeiten resultierende Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1611 „Bewertung der Seigerungsstruktur der Kernzone an stranggegossenen Brammen“ wurde schließlich im Oktober 2018 veröffentlicht.
Anknüpfend daran wurde im Jahr 2023 – auf Initiative des „Gemeinschaftsarbeitsausschuss NMP/FES, Metallographische Prüfverfahren“ beim DIN e. V. – ein Projektantrag im zuständigen ISO-Gremium ISO/TC 17/SC 7 „Methods of testing (other than mechanical tests and chemical analysis)“ eingereicht. Es wurde eine eigene Arbeitsgruppe zur Erarbeitung der Prüfnorm ISO 21224 „Evaluation of Centreline Segregation of Continuously Cast Slabs“ gegründet, mit deutscher Projektleitung und Sekretariatsführung durch DIN. Nach gut zweijähriger Gemeinschaftsarbeit wurde dann im Dezember 2025 die Norm ISO 21224 veröffentlicht. Damit steht nun eine international gültige Prüfnorm zur Verfügung, die alle wesentlichen Aspekte beginnend mit dem Geltungsbereich (Stahlsorten und Abmessungen), über die Probennahme, -vorbereitung und -präparation bis zur Beurteilung und Dokumentation nach verschiedenen Bewertungsmethoden (Bildrichtreihe, manuelle Punktzählmethode, bildanalytische Auswertung) festlegt. Zukünftig ist angedacht, den internationalen Standard wieder auf die nationale Ebene als DIN EN ISO 21224 zu transferieren. Somit schließt sich der Kreis vom De-Facto-Standard zur international anerkannten Norm.
Der Beitrag gibt einen Überblick zu den wesentlichen Schritten bei der Erarbeitung des SEP 1611 und der ISO 21224 und stellt die wichtigsten Inhalte der neuen Norm in kompakter Form dar.

Die quantitative Gefügeanalyse durchläuft derzeit eine tiefgreifende Transformation. Moderne Verfahren der Bildverarbeitung und des maschinellen Lernens eröffnen Möglichkeiten, die traditionelle manuelle Methoden hinsichtlich Geschwindigkeit, Reproduzierbarkeit und statistischer Aussagekraft deutlich übertreffen. Die industrielle Praxis zeigt jedoch, dass der Weg von der wissenschaftlichen Innovation zur zuverlässigen Routineanwendung mit erheblichen Herausforderungen verbunden ist.
Dieser Vortrag zeichnet die Entwicklung von den ersten algorithmischen Ansätzen bis zu den heutigen KI-gestützten Systemen für Korngrößen-, Phasen-, Schicht- und Einschlussanalysen nach. Im Zentrum steht die Frage: Wie werden aus akademischen Machbarkeitsstudien robuste, validierte und normengerechte Werkzeuge für die industrielle Werkstoffprüfung? Dabei werden kritische Aspekte wie die Qualität der Trainingsdaten, die Definition von Ground Truth, die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse, die normenkonforme Validierung und die Integration in etablierte Laborabläufe behandelt.
Der Vortrag öffnet zudem den Blick auf künftige Entwicklungen wie multimodale Datenfusion und korrelative Mikroskopie, selbstlernende Systeme sowie die integrative Verknüpfung von Gefüge, Prozessparametern und Werkstoffeigenschaften. Es wird erörtert, wie KI künftig über die reine Gefügebeschreibung hinausgehen kann, indem sie komplexe Zusammenhänge erkennt, Prognosen ermöglicht und die Werkstoffentwicklung aktiv unterstützt.
Eine zentrale Botschaft des Vortrags lautet: KI ersetzt nicht die Expertise von Metallographinnen und Metallographen und Werkstoffprüferinnen und Werkstoffprüfern – im Gegenteil. Ihr Fachwissen wird vielmehr unverzichtbarer denn je, um Trainingsdaten fundiert zu interpretieren, Ergebnisse kritisch zu validieren, physikalische Plausibilität zu prüfen und KI-gestützte Erkenntnisse verantwortungsvoll in industrielle Entscheidungsprozesse zu integrieren. Die Zukunft der Metallographie liegt somit nicht in der Automatisierung anstelle von Domänenexpertise, sondern im produktiven Zusammenspiel aus werkstoffwissenschaftlicher Kompetenz und datengetriebener Analytik.

Die Integration von Künstlicher Intelligenz (KI) revolutioniert die automatisierte Analyse mikroskopischer Bilder in der Materialwissenschaft. Sie ermöglicht es Anwendern, komplexe Proben mit bisher unerreichter Präzision zu segmentieren und zu analysieren.
Obwohl Plattformen wie ZEISS arivis Cloud fortschrittliches Training von Deep-Learning-Modellen für eine Vielzahl von Anwendungen bietet, stellt der Prozess der Annotation und des Modelltrainings für unerfahrene Benutzer oft eine Hürde dar. Diese Nutzer bevorzugen häufig eine integrierte und sofort einsatzbereite Lösung. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, führen wir neue Segmentierungsfunktionen ein, die auf vortrainierten, generischen Modellen basieren, und direkt in der ZEN core Software zur Bildaufnahme- und Analyse integriert sind.
Für Anwendungen zur Korngrößenbestimmung haben wir mit Matworks zusammengearbeitet, und stellen nun das GeGra-Modell zur Korngrenzenerkennungs bereit. Dieses Modell wurde an einem umfangreichen Datensatz trainiert, der Hunderte von Bildern von verschiedenen Materialien (z.B. Kupfer, Austenit, Messing, Aluminium) aufgenommen mit diversen Mikroskopieverfahren umfasst. Dadurch kann das Modell, selbst anspruchsvolle Artefakte und Substrukturen wie Zwillingskörner zuverlässig segmentieren.
Darüber hinaus stellen wir eine Integration generischer Open-Source-Modelle wie SAM und Cellpose vor. Diese Lösungen decken eine Reihe von Anwendungen ab, darunter Partikelsegmentierung, Phasenanalyse und KI-gestützte interaktive Messungen.
Durch diese Entwicklungen wird der Zugang zu KI-Technologie erleichtert und fortschrittliche Deep-Learning-Analysen werden für eine Vielzahl von materialwissenschaftlichen Anwendungen nutzbar und schnell verfügbar.

Das Gefüge von FeNdB-Magneten kann ein breites Spektrum an Defekten und Inhomogenitäten aufweisen: anomale Partikelgrößen, Fremdpartikel, Poren, Agglomerate oder Oxide bzw. Oxidanhäufungen. Letztere sind besonders im Falle von Rezyklaten ein wesentliches Problem. Derartige Fehlstellen haben eine negative Auswirkung auf Anwendungseigenschaften und Alterungsverhalten der Magnete. Die automatisierte lichtoptische Mikroskopie bietet die Möglichkeit, eine Inspektion über große Probenflächen bzw. ganze Bauteile hinweg zu implementieren, produziert dabei jedoch eine enorme Menge an Bilddaten. KI-basierte Algorithmen zur Verarbeitung dieser Datensätze sind deshalb von Relevanz. Dieser Beitrag diskutiert Ansätze des unüberwachten Lernens zur Qualitätsbewertung der Magnetgefüge und fokussiert dabei auf Recycling-Proben. Unüberwachte Methoden zeichnen sich dadurch aus, dass im Vorfeld keine explizite Annotation einzelner Defekte notwendig ist. Selbstüberwachte Trainingsmethoden können ergänzend helfen, dass die verwendeten Modelle relevante Gefügemerkmale und somit eine semantisch sinnvollere Bildrepräsentation lernen. Diese erlernten Bildrepräsentationen werden anschließend für Clustering (etwa für bekannte Fehlertypen) und Anomalieerkennung (für bisher unbekannte Abweichungen im Gefüge) genutzt.

Durch das Bestreben, Primäraluminium zunehmend durch sekundäres Aluminium zu ersetzen, kommt es zur Anreicherung unerwünschter Begleitelemente wie Fe, Si, Cu und Mn in der Aluminiumschmelze. Insbesondere die stark sinkende Löslichkeit von Fe in Aluminium während der Erstarrung bedingt die Bildung spröder intermetallischer Phasen (IMPs). Diese Phasen können je nach ihrer Größe, Art und Morphologie und dem angedachten Verwendungszweck positive oder negative Auswirkungen haben. Für den Knetlegierungsbereich können sich fein verteilte und homogen dispergierte Fe-reiche IMPs günstig auf die mechanischen Eigenschaften auswirken. Dabei hängt die erzielte Fragmentierung und Verteilung dieser Phasen im Halbzeug stark von deren Morphologie im Gusszustand ab. In der Literatur werden für Fe reichen IMPs verschieden Morphologie beschrieben: Die β-AlFeSi-Phase bildet typischerweise dünne Plättchen aus, während die α-Al(Fe,Mn)Si-Phasen oft blockige Strukturen oder komplex verzweigte Morphologie, so genannte „Chinese Script“-artige Strukturen aufweisen. Die Detektion dieser verzweigten, meist unterteilten Strukturen als eine Einheit im 2D Schliff ist mittels herkömmlichen Segmentierungsmodellen nicht möglich und führt zu einem irreführenden Bild ihrer tatsächlichen Größe. Daher wird ein KI gestützter, zweistufiger Segmentierungsansatz eingeführt. Zuerst werden mittels KI-Segmentierungsmodell die Phasen „Chinese Script “ sowie blockartige Strukturen segmentiert. In Folge werden mittels konventionellem Thresholding die plattenförmigen Phasen detektiert. Dieser Ansatz ermöglicht es, auf effiziente Weise anhand von BSE‑SEM‑Aufnahmen Fe‑reiche IMPs nach ihrer Morphologie zu unterscheiden und quantitativ auszuwerten.

Eine eine flexible Plattform verbindet bildgebende Verfahren der Metallographie mit anderen Prüfmethoden und ermöglicht so die lückenlose Abbildung von Werkstoffzuständen über gesamte Prozesskette – inklusive Zeitreihen und Prüfserien. Die Lösung Matplus EDA eintegriert Werkstoffprüfung, Prozessdaten und ICME-Tools (JMatPro, Matcalc, ThermoCalc) in einer einheitlichen Umgebung.

Durch die direkte Anbindung an ICME-Software (z. B. für thermodynamische Simulationen oder Gefügevorhersagen) werden metallographische Analysen mit berechneten Werkstoffeigenschaften verknüpft. Diese Integration erlaubt nicht nur die automatisierte Auswertung von Prozess-Gefüge-Eigenschaftsrelationen, sondern auch die Validierung von Simulationsmodellen durch experimentelle Daten. Offene Schnittstellen (VDA 231-301, DIN SPEC 9012) und BPMN-basierte Workflows sorgen für eine nahtlose Einbindung in bestehende PLM/CAE-Umgebungen.

Anwendungsbeispiele demonstrieren, wie Matplus EDA durch die Kombination von experimentellen und simulativen Daten neue Erkenntnisse für die Werkstoffentwicklung liefert – etwa bei der Optimierung von Legierungszusammensetzungen oder der Bewertung prozessinduzierter Gefügeänderungen. Die Plattform ist bereits in der Industrie im Einsatz und unterstützt Anwender bei der datengetriebenen Entscheidungsfindung.

Die zuverlässige Übertragung großer Lasten in der modernen Anlagentechnik, insbesondere bei Windkraftanlagen und im schweren Stahlbau, erfordert den Einsatz großformatiger Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9.

Aufgrund ihrer hohen Festigkeit unterliegen diese Verbindungselemente jedoch einem erhöhten Gefährdungspotenzial für eine wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion.

Dieser Schädigungsmechanismus führt unter Zugbeanspruchung zu einem spröden, zeitverzögerten Versagen – ohne jegliche sichtbare Vorankündigung. Dies stellt dies ein massives Risiko für die strukturelle Integrität dar und verursacht im Schadensfall durch ungeplante Stillstände und hohen Reparaturaufwand signifikante Kosten.

Es werden ausgewählte Schäden an großformatigen Schrauben der Abmessungen M42 bis M64 vorgestellt, die innerhalb weniger Wochen oder Monate nach der Montage infolge wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion gebrochen sind. Die Schadensursachen lassen sich dabei in anfällige Werkstoffzustände, beschichtungs- und montagebedingte Faktoren unterteilen.
In der Fertigung stellen unzulässige Oberflächenaufkohlungen, die zu Härtewerten deutlich über dem zulässigen Limit führen, sowie Fehler im Feuerverzinkungsprozess ein erhebliches Risiko dar.
Ein oft unterschätzter Einflussfaktor ist die Montagepraxis. Witterungsbedingte Einflüsse auf die Gewindeoberflächen verändern die Reibungszahlen massiv, was bei drehmomentgesteuerten Anziehverfahren zu unkontrollierten Vorspannkräften oberhalb des Auslegungskriteriums führen kann.

Anhand fraktographischer, mikroanalytischer und mikrostruktureller Untersuchungen werden ausgewählte Schadensfälle vorgestellt. Darüber hinaus beleuchtet der Vortrag den der wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion zugrunde liegenden Schädigungshergang, die normative Situation sowie den Zusammenhang zwischen Werkstoffanfälligkeit und Wasserstoffgehalt.

HBS sind im Einsatz unterschiedlichen mechanischen und korrosiven Belastungen, durch die Verbindung unterschiedlicher Holzarten und atmosphärische Einflüsse, ausgesetzt. Da es sich um hochfeste, martensitische und zumeist zinkbeschichtete Materialien handelt, ist die Wasserstoff-induzierte Spannungsrisskorrosion (H-ind. SpRK) eine Hauptursache der aufgetretenen Schäden bzw. HBS-Brüche.
Es werden die Bruchursachen metallographisch und im REM, sowie die Testmethoden und -ergebnisse bei der Überprüfung der Beständigkeit von HBS gegen H-ind. SpRK analysiert.

Dieser Betrag mit dem Zitat von Sir Henry Clifton Sorby „Jedes Gefüge hat seine eigene Geschichte“ handelt davon was ein Gefüge an einem materialographischen Schliff uns erzählen kann. Jeder metallographische Schliff kann uns etwas über seine Entstehung erzählen. Die Geschichte kann aus seiner Gefügestruktur in den meisten Fällen gelesen werden.
Geschichten die das Gefüge erzählen, ist gleichzeitig der Fingerabdruck
des Werkstoffes.
Die Beschreibung der Gefügestruktur der untersuchten Werkstoffe, zeigt
uns seine wahre Geschichte nach der artefaktfreien
materialographischen Präparation.
Eine kleine Auswahl unterschiedlicher Werkstoffe geben ihre eigene
Geschichte preis, man muss nur die unterschiedlichen Gefügestrukturen
lesen können. Dann entsteht seine Geschichte die uns lehrt, inspiriert und
seinen Zustand erkennen lässt.
Wann alles Begann?
Es war einmal ein klitzekleines Teilchen, was sich dachte nicht immer so klein zu bleiben.
Da entschloss es sich zu wachsen und begab sich auf die Suche nach einem Partner.
Als dieser gefunden wurde, heiraten sie und bekamen unzählige Kinder!
Die Natur brachte dann Ordnung hinein, d.h jeder bekam seinen Platz.
Der Zusammenhalt dieser Familie war nun sehr wichtig.
Es sollte eine ewige Bindung geben, aber es gab öfters Streitereien, die letztendlich dazu führten, dass die Ordnung durcheinandergeriet.
Aber genau das ist das Interessante an der Metallo -bzw. Materialographie.
Nun können die Gelehrten das Gefüge verstehen und lesen (deuten), was zu Unzähligen Geschichten führt.

[1] Petzow, G.; Metallographisches, Keramographisches, Plastographisches Ätzen, 7. Auflage (2015), Gebrüder Borntraeger Stuttgart S. 181
[2] Cloeren, H.-H., (September 2014). Materialographische Präparationstechniken
[3] Kern, M., (2019). Präparation und Mikroskopie für nichtmetallische Werkstoffe und Verbunde.
[4] Thies, M., Cloeren, H.-H., (September 2016). Möglichkeiten der Gefügedarstellung mit Ätzlösungen aus Küche und Bad, Fortschritte in der Metallographie; S. 99-106
[5] Oettel, H., Ketzer- Raichle, G., (Dezember 2024). Schumann Metallographie, Gefüge von Metallen, Keramiken und Verbunden

Die Kontrastierung der Gefügestrukturen hartmagnetischer Werkstoffe, wie z.B. FeNdB, erfolgt maßgeblich durch die Verwendung unterschiedlicher Beleuchtungsarten am Lichtmikroskop. Klassische nasschemische Ätzverfahren sind kaum anwendbar. Im Hellfeld werden Phasen anhand ihrer Form und Farbe unterschieden, während im polarisierten Licht die Domänenstruktur zur Differenzierung dient (Kerr-Mikroskopie). Zur Verbesserung der Phasenidentifikation werden optische und physikalische Kontrastmethoden sowie elektronenoptische Methoden wie Electron BackScatter Diffraction eingesetzt. Ressourcenknappheit und Kreislaufwirtschaft sind Treiber, Recyclingmaterial auch für die Herstellung von hochleistungsfähigen Magneten zu verwenden. In recycelten Magneten können vermehrt Defekte wie Oxide, Agglomerate oder Fremdpartikel auftreten, die die magnetische Performance verschlechtern. Automatisierte Auswertungsmethoden wie Machine Learning sind wichtige Hilfsmittel, um diese Defekte schneller, sicherer und mit mehr Statistik großflächig zu erkennen. Je besser Phasen und Defekte im Lichtmikroskop erkannt und unterschieden werden können, desto schneller und zuverlässiger kann eine Gefügeauswertung und -bewertung in industrieller Anwendung erfolgen.
Dieser Beitrag versucht, mithilfe reaktiven Sputterns sowohl unterschiedliche Phasen als auch Defekte, die in Recycling-Magneten auftreten, zu kontrastieren, um so eine bessere Erkennbarkeit und Zuordnung zu ermöglichen. Es wurden verschiedene Magnetproben mit unterschiedlichen Rezyklat-Anteilen kontrastiert und im Lichtmikroskop untersucht. Im Vortrag werden erste Ergebnisse vorgestellt.

Kohlenstoffgebundes MgO (MgO-C) ist als Standardwerkstoff Pfannen- und Ofenauskleidungen in der Stahlproduktion etabliert. Nach dessen Abnutzung findet der Werkstoff jedoch keine weitere Anwendung und wird meist als Füllstoff im Straßenbau verwendet oder gelangt direkt auf die Deponie. Im Zuge des ressourcenschonenden Umgangs mit Werkstoffen und Materialien, gibt es seit geraumer Zeit die Bestrebungen, das sich in den Feuerfeststeinen befindliche MgO zu recyceln und für die Herstellung neuartiger metallokeramischer Kompositwerkstoffe zu verwenden, also einem upcycling zuzuführen. Mit dem stromunterstützen Sinterverfahren (englisch: field-assisted sintering technique, FAST) kann das recycelte MgO in eine metallische Matrix, wie z.B. Stahl oder Titan, eingebracht werden. Diese neuartigen Materialien müssen anschließend auf ihre lokalen mechanischen Eigenschaften und ihr Gefüge untersucht werden, unter anderem mithilfe der Nanoindentation oder der Elektronenrückstreubeugung (englisch: electron backscatter diffraction, EBSD). Für beide Untersuchungen gilt es, eine möglichst ebene und verformungsfreie Oberfläche der Proben zu erzeugen. In dem Beitrag werden die Herausforderungen bei der Präparation dieser Materialien vorgestellt und präsentiert, welche metallografischen Präparationen sich als zielführend erwiesen haben.

Dieser Betrag soll einen Einblick bieten was sich in den letzten Jahren für die Metallographie bei Verbrauchsmaterialien und Ätzmitteln verändert hat. Manchen Themen bekommen die Metallographen nur am Rand mit, wenn z.B. ein Einbettmittel nicht mehr auf dem Markt ist oder das namentlich bekannte Einbettmittel seine Eigenschaften verändert hat und nicht mehr die vielleicht Jahrzehnte gewohnten Qualitäten erreichen kann. Hier kann im ersten Schritt ein Blick auf die Sicherheitsdatenblätter helfen, um zu erkennen, dass die Chemie verändert wurde. Dieses ist in erster Linie durch gesetzliche Veränderungen beim Umgang der Verwendung mit bestimmten Chemikalien oder ihr Verbot in der Anwendung erklärbar.
Aber auch das gestiegene Bewusstsein in den Unternehmen bzgl. Arbeitssicherheit verändert die Arbeit von Metallographen. Hier kann als Beispiel der Umgang mit Flusssäure genannt werden. Dieses führt zum Beispiel bei Titanwerkstoffen immer wieder zu Diskussionen, ob es Alternativen mit gleichwertigen Ergebnissen gibt. Und hier gibt es bereits im Ätzbuch von G. Petzow seit 1976 eine Wischätzung, die in der aktuellsten Ausgabe von 2015 mit Ti m2 (10ml 40%ig KOH + 5ml 30%ig H2O2 + 20ml dest H2O) benannt ist [1]. Watermeyer, et al. haben auf den Metallographie-Tagungen 2015 und 2017 ebenfalls Alkalilaugen mit Wasserstoffperoxid oder Alkalilauge mit Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) als mögliche Ätzlösungen vorgestellt [2,3]. Diese Alternativen haben sich im Laboralltag für das Ätzen von Titanwerkstoffen jedoch bisher nicht durchsetzen können. Die Autoren haben 2016 mit einem Augenzwinkern auf der Metallographie-Tagung alternativen aus Küche und Bad vorgestellt [4]. Hier war der Hintergrund auf harmlosere Möglichkeiten für die Gefügedarstellungen hinzuweisen. M. Thies hat folgend in regelmäßigen Abständen auf Metallographie-Tagungen auch Labortaugliche Lösungen vorgestellt. Aufgrund dieser Vorträge wurden die Autoren immer wieder auf neue Lösungen für die verschiedensten Werkstoffe angesprochen. Die Ätzungen mit Meridol® Mundspülungen an Aluminiumwerkstoffen funktionierten eine ganze Zeitlang bis hier die Rezepturen verändert wurden. Dieses motivierte die Autoren neue labortaugliche Lösungen zu entwickeln, die das Arbeiten im Matallographie-Labor sicherer mit reproduzierbaren Ergebnissen machen soll.

[1] Petzow, G.; Metallographisches, Keramographisches, Plastographisches Ätzen, 7. Auflage (2015), Gebrüder Borntraeger Stuttgart S. 181
[2] Watermeyer, P., Probst, R., & Kelm, K. (September 2015). Das alternative metallographische Ätzen von Titanlegierungen ohne Flusssäure. Praktische Metallographie, S. 147-152.
[3] Watermeyer, P., Probst, R., & Kelm, K. (September 2017). Das metallographische Ätzen von Titanlegierungen mittels alkalischer Lösungen. Praktische Metallographie, S. 215-220
[4] Thies, M., Cloeren, H.-H., (September 2016). Möglichkeiten der Gefügedarstellung mit Ätzlösungen aus Küche und Bad, Fortschritte in der Metallographie; S. 99-106

Die Eisenzeit beginnt in Österreich ca. 800 v. Chr. und endet mit der römischen Okkupation 15 v. Chr. Die Eisenzeit wird weiter unterteilt in die Hallstattzeit (Ha C, 800–620 v. Chr; Ha D1–D3, 620–450 v. Chr) und die Latènezeit (450–15 v. Chr).
Verschiedene Eisenfundstücke, welche Ha C zugerechnet werden, konnten metallographisch untersucht werden. Bei der Gefügeinterpretation muss der Werdegang des jeweiligen Fundstücks berücksichtigt werden, welcher aber üblicherweise nicht bekannt ist. Gewisse Gefügestrukturen können dem Eisen-Reduktionsprozess zugeordnet werden, andere den Verformungsprozessen und wieder andere allfälligen Bestattungsritualen, wie der Kremierung.
Es wurde nahezu kohlenstofffreies Eisen gefunden, welches bandförmige Verformungsstrukturen aus der Formgebung aufweist. Ferritisch-perlitische Gefüge zeigen, dass während der Herstellung, der Verformung oder der Kremierung, Kohlenstoff ins Gefüge aufgenommen wurde. Sogar das Härtegefüge Zwischenstufe wurde nachgewiesen.
Aufgrund der kohlenstofffreien beziehungsweise -armen Gefüge ist anzunehmen, dass Das verwendete Eisen bei niedrigen Temperaturen hergestellt wurde. Dies würde bedeuten, dass es vor dem Rennfeuer (Prozesstemperatur um 1147 °C) noch einen einfacheren Prozess der Eisenherstellung gab, der bei niedrigeren Temperaturen (um, bzw. kleiner 911 °C) arbeitete. Es werden Überlegungen angestellt, wie dieser Reduktionsprozess stattgefunden haben könnte.

Der Widerstand polykristalliner Keramiken gegen Rissausbreitung hängt stark von der Korngröße (KG), der Korngrenzstruktur und der kristallographischen Ausrichtung der Körner ab. In dieser Studie wurden ZnO-Keramiken mit Korngrößen zwischen etwa 100 nm bis 10 µm durch Verwendung eines feinen Ausgangspulvers (~100 nm) hergestellt. Das Gefüge wurde durch konventionelles Sintern (TS), Rapid Sintering (RS) und Cold Sintering (CSP) bei gleichbleibenden Dichtewerten (>97 %) variiert. TS-Proben zeigten ein signifikantes Kornwachstum (KG ~ 11 µm), während RS das Kornwachstum auf ~650 nm begrenzen konnte. CSP erzeugte dichte Proben mit einer Korngröße nahe der des Ausgangspulvers (~100 nm) aufgrund der niedrigen Sintertemperaturen (< 350°C). Fraktografische Untersuchungen und Bruchzähigkeitsmessungen zeigten, dass in CSP- und TS-Proben bevorzugt intergranularer Bruch auftritt. Im CSP-Gefüge findet Rissablenkung entlang der Körner mit Nanometergröße, während es im TS-Gefüge zur Koaleszenz von Mikrorissen kommt. Das RS-Gefüge (KG ~ 650 nm) zeigt einen Mischbruch aus inter- und transgranularem Bruch. In diesem Gefüge ist für die Rissausbreitung entlang der Korngrenzen mehr Energie als im feinkörnigen CSP-Gefüge notwendig und gleichzeitig wird eine reduzierte Mikrorissbildung im Vergleich zum TS-Gefüge beobachtet. Dadurch wird intergranularer Bruch erschwert und transgranularer Bruch ermöglicht. Mit diesem Gefüge konnte die höchste Bruchzähigkeit erzielt werden. Diese Ergebnisse unterstreichen die Rolle des Gefüges für die Optimierung der mechanischen Eigenschaften. Für eine Variation der Korngröße im gezeigten Größenbereich kommt den neuen Sintermethoden Rapid Sintering und Cold Sintering besondere Bedeutung zu.

Bonded magnets are functional composite materials consisting of a polymer matrix and magnetic filler particles. Their performance is closely linked to their internal structure, making suitable characterization methods essential. This work focuses on a methodological comparison between two materialographic approaches for bonded magnets: conventional scanning electron microscopy (SEM)-based analysis of polished cross sections and micro-computed tomography (micro-CT).
The investigated bonded magnets consist of a polylactic acid (PLA) polymer matrix containing Nd-Fe-B magnetic particles. SEM analysis of polished cross sections is a widely used approach for observing the microstructure of such composites. Its main advantages are relatively low cost, faster analysis, and high-resolution surface imaging. However, the method requires sample preparation, which may introduce artefacts. During conventional grinding and polishing, filler particles can be removed from the matrix, and pores may become filled or obscured by displaced material. Even with cross-section polishing, achieving a completely flat surface suitable for SEM observation can be time-consuming. In addition, SEM provides information from only one section at a time, making three-dimensional reconstruction difficult, time-intensive, and potentially inaccurate due to challenges in controlling the spacing between individual sections.
Micro-CT offers a different approach by enabling direct three-dimensional visualization of the bonded magnet structure without mechanical sample preparation. This allows porosity and internal features to be examined in the as-produced state. However, micro-CT is more expensive and time-consuming than SEM, and its usefulness depends on factors such as contrast and resolution.
The planned comparison will evaluate both methods with respect to contrast, resolution, filler concentration, porosity, and general suitability for bonded magnet characterization. The study aims to clarify the advantages and limitations of each method.

Wear resistant coatings are widely used for cutting applications due to their high hardness and chemical stability. Their low thermal conductivity is equally important, as it limits heat transfer into the tool during cutting. Accurate knowledge of this property enables targeted thermal design and effective heat management. Besides time domain thermoreflectance, the 3ω method is a widely accepted technique for measuring thermal conductivity of thin films.
For 3ω measurements a thin flim heater was first sputter deposited onto the sample surface and subsequently structured. This step is typically based on lithographic processes, which are often elaborate and time consuming. This study integrates femtosecond (fs) laser ablation into the fabrication of Al and Cu thin film heaters by structuring the sputtered films directly from CAD defined geometries. Particular emphasis was placed on a systematic investigation of fs laser parameters, including variations in average power, repetition rate, work angle, scan regime, pulse distance and line distance. Optionally, a photoresist sacrificial layer was applied on top to reduce the taper angle and capture debris.
The method was first validated on well known, electrically non conductive reference substrates, namely amorphous SiO2 (fused silica) and single crystalline 0001 oriented α Al2O3. Measurements on electrically conductive samples, with Ti serving as a model metallic substrate, were enabled using an additional thin Al2O3 dielectric layer beneath the heater. Finally, the approach was applied to wear resistant coatings, including CVD Al2O3, PVD AlN and TiN based coatings.
Optimised fs laser parameters enabled well defined heater geometries. The taper angle was reduced without significant damage to the underlying Al2O3 dielectric layer. Compared with lithography, fs laser structuring offers greater flexibility in adjusting heater geometries while maintaining sufficient accuracy for 3ω measurements. This simpler, faster and potentially more cost effective heater fabrication method may facilitate wider use of the 3ω method for thermal conductivity characterisation of wear resistant coatings.

In this contribution, the most interesting and educating failure cases are presented that the
author came across during thirty years of laboratory practice as Senior Key Expert on Failure
Analysis at the Berlin Gas Turbine Plant of Siemens Energy. These case studies, that are
also used in the author’s annual lecture at TU Berlin, are presented and categorized in
accordance with VDI Guideline 3822, the German-speaking failure analyst’s guide to how to
organize and run a root cause failure analysis. An effort was made to have each of the main
four categories of failure causes represented, namely failures due to mechanical loading, wet
corrosion failures, failures due to thermal loading, and tribological failures. As a nice
additional touch, a fifth failure category will be introduced, which is meant as a surprise for
the audience. Case studies include turbomachinery components that failed due to tensile
overload, stress corrosion cracking, intergranular corrosion, hydrogen embrittlement, hot
cracking, fretting, erosion, and galling. Affected components include valves, retaining rings,
tubing and piping, burners, rotor disks, lifting lugs, and casings. Most of the presented case
studies were published in the section “Failure Analysis” of Practical Metallography between
October 2011 and the present time. Others were oral presentations at the Metallography
conferences held during that time. The focus of discussion of the failure cases in this paper is
the metallurgical evaluation of failure causes. This is the approach taken in many small
industrial laboratories. A holistic approach to failure analysis, which includes calculation and
simulation methods such as finite element analysis, and which also implies a knowledge of
the service stresses intended by design as well as the actual loading situation of the failed
part, is not the aim of this contribution.

Ein wesentlicher Umweltaspekt in der Stahlproduktion ist die Reduktion von CO₂ Emissionen [1]. Eine vielversprechende Strategie zur Bewältigung dieser Herausforderung besteht darin, Erdgas teilweise durch Wasserstoff als zusätzlichen Brennstoff in Industrieöfen zu ersetzen. Daher ist es entscheidend, den Einfluss unterschiedlicher Verbrennungsatmosphären auf Stahl und dessen Oxidationsverhalten zu verstehen. Obwohl die Phasenanalyse von Oxidschichten mittels Röntgendiffraktometrie in früheren Studien bereits behandelt wurde, konzentrierten sich diese meist auf die äußere Oberfläche oder stützten sich auf Querschnitte [2, 3]. Diese bestehen jedoch oftmals aus sehr dünnen Schichten, was sowohl die verfügbare Messfläche einschränkt als auch das Risiko einer Nichtdetektion von Minderphasen erhöht. Aus diesem Grund wurde eine schichtweise Analyse mittels Röntgendiffraktometrie durchgeführt, die einen neuartigen Ansatz zur detaillierten Untersuchung von Oxidschichten darstellt.

Mit diesem Ansatz wird der Einfluss verschiedener Verbrennungsatmosphären – Erdgas/Luft im Vergleich zu Wasserstoff/Luft – auf die Phasenbildung innerhalb der auf einem Federstahl entstandenen Oxidschichten untersucht. Die Proben werden bei 1100 °C für 90 Minuten in einem semi-industriellen Ofen oxidiert. In beiden Verbrennungsatmosphären zeigen sich keine signifikanten Unterschiede in der Phasenzusammensetzung der Oxidschichten. Ergänzende mikrostrukturelle und chemische Analysen mittels Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie liefern detaillierte Einblicke in die Zusammensetzung und Elementverteilungen, insbesondere an der Grenzfläche zwischen Metall und Oxidschicht.

Trotz der unterschiedlichen Verbrennungsbedingungen bleiben das chemische Verhalten und die Phasenverteilung innerhalb der Oxidschicht sowohl bei Erdgas- als auch bei Wasserstoffbefeuerung konsistent. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Wasserstoffverbrennung weder die Zusammensetzung noch die chemischen Eigenschaften der Oxidschicht negativ beeinflusst. Die beobachtete Stabilität der Phasenbildung sowie der Grenzflächenchemie unterstreicht die Eignung von Wasserstoff als nachhaltigen alternativen Brennstoff in der Stahlproduktion, ohne die Integrität oder Eigenschaften der Oxidschicht zu beeinträchtigen.

[1] International-Energy-Agency, Global energy review 2025: CO2 emissions (2025).
url: https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2025/co2-emissions
[2] D. Zhang et al., High-temperature oxidation mechanism of Fe-3.0 wt% Si electrical steel with hybrid atmosphere, Journal of Alloys and Compounds 913 (2022) 165247.
[3] R. Y. Chen et al., Oxide-scale structures formed on commercial hot-rolled steel strip and their formation mechanisms, Oxidation of Metals 56 (2001) 89–118.

Der Fachausschuss Metallographie und Mikrostrukturanalyse der ASMET bildet seit 1965 ein Forum für den Austausch zu Methoden der Gefüge- und Strukturuntersuchungen. Er dient zum interdisziplinären Wissensaustausch zwischen Labore, Gerätehersteller, Industrie und Forschungseinrichtungen und soll als Plattform für den wissenschaftlichen Diskurs in der Metallographie und Werkstoffcharakterisierung dienen.
Neben den halbjährlichen Treffen mit der Präsentation von Fachvorträgen, Labor- und Betriebsführungen und den Austausch zu verschiedenen Fachthemen, bilden seit jeher Arbeitsgruppen innerhalb des Fachauschuss eine Diskussions- und Austauschplattform zwischen den Fachexpert:innen.
Hier möchten wir ein Einblick über die Schwerpunkte der Arbeit und die dort diskutierten und bearbeiteten Themen bzw. auch Ergebnisse aus den Arbeitsgruppen:
AG Probenpräparation
AG Mikrobereichsanalytik (REM-EDX/WDX/EBSD & XRD)
AG Dilatometrie & Gleeble
AG Ringversuche
AG Normenarbeit
geben.

Die Atomsondentomographie ist eine hochauflösende Analysemethode, um Materialien auf atomarer Ebene in drei Dimensionen zu analysieren, und erfordert eine anspruchsvolle Probenaufbereitung. Zur gezielten Analyse von Segregationen an Korngrenzen oder Ausscheidungen gilt die Präparation mittels fokussiertem Ionenstrahl derzeit als Stand der Technik. Die entsprechenden Proben werden im Lift-out-Verfahren entnommen und an Probenhalter angeschweißt. Dieses Vorgehen ist sehr zeitaufwendig und birgt das Risiko einer Sollbruchstelle am Fixierungspunkt. Zudem ist der Bereich des Lift-out-Verfahrens nur auf das analysierte Merkmal beschränkt. Dadurch sind statistisch belastbare Aussagen nur eingeschränkt möglich.
Die vorgestellte Methodik etabliert eine neue Form der Zielpräparation für polykristalline, ätzbare Materialien. Als Versuchsmaterial wird austenitischer Stahl verwendet, der für ca. 30 min in 60 °C warmer V2A-Beize geätzt wird. Dazu werden vorgedünnte Plättchen geätzt und anschließend mittels Femtosekundenlaser zu Half-Grids zugeschnitten. Durch die Ätzung lassen sich diese Half-Grids an entsprechenden Merkmalen wie Korngrenzen, positionieren. Ein adaptierter Probenhalter dient anschließend dazu, die Half-Grids senkrecht auszudünnen und abschließend mittels fokussiertem Ionenstrahl final zu präparieren.
Die Kombination aus Ätzung, Femtosekundenlaserablation und der finalen Spitzenerzeugung mittels fokussierten Ionenstrahls wird angewendet, um das Lift-Out Verfahren zu umgehen. Das Verfahren ermöglicht nicht nur eine schnellere Präparation, sondern bringt auch die Möglichkeit, Features an verschiedenen Positionen zu untersuchen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Probengeometrie bestens dafür geeignet ist, eine korrelative Analyse mit TEM und APT durchzuführen. Eine Machbarkeitsstudie hat bereits gezeigt, dass erfolgreich eine Korngrenze präpariert und mittels Atomsonde untersucht wurde.

Die fraktographische online-Datenbank des DGM AK Fraktographie (www.fraktographie.bam.de) ist in den letzten Jahren weiter gewachsen und differenziert und enthält 2026 über 5.000 Bilder makro- und mikroskopischer Bruchmerkmale. Die bisherigen Arbeiten [1,2] haben gezeigt, dass eine quantitative Erkennung von Bruchmerkmalen mittels Machine Learning möglich und sinnvoll ist. Aktuell wurden die Arbeiten an KI-gestützten Analysen von mikroskopischen Bruchmerkmalen wieder aufgenommen.
Für eine Nutzung des Bild-Bestands für KI-gestützte Methoden müssen hinreichend viele Aufnahmen im Detail segmentiert oder ihnen globale Eigenschaften zugewiesen werden. Die geschieht zunächst manuell, wird im weiteren Verlauf aber zunehmend automatisiert. Neben der automatisierten Objekterkennung von REM-Aufnahmen innerhalb der Datenbank wird an der Klassifikation und Zuordnung von Bildern externer Nutzer zu den vorhandenen Inhalten gearbeitet. Der aktuelle Entwicklungsstand wird vorgestellt.
[1] L. Schmies, D. Bettge, Q.-H. Le, A. Yarysh, U. Sonntag, B. Botsch, M. Hemmleb, "Klassifikation von Bruchmerkmalen und Bruchmechanismen mittels Deep Learning und unter Verwendung von Topographiedaten ", Praktische Metallographie, 60 (2023) 76-92
[2] L. Schmies, M. Hemmleb, D. Bettge, "Relevant input data for crack feature segmentation with Deep Learning on SEM imagery and topography data", Engineering Failure Analysis, 156 (2023) 1-8

Die automatisierte REM/EDX-Messung ist eine der wesentlichsten Methoden zur Bestimmung des Mikroreinheitsgrades in Stählen. Für die Detektion nichtmetallischer Einschlüsse werden hauptsächlich Rückstreuelektronenbilder herangezogen. Dabei erscheinen gängige Einschlusstypen dunkler aufgrund ihrer niedrigeren Ordnungszahlen und des daraus resultierenden geringeren Grauwerts als die umgebende Stahlmatrix. Durch diese unterschiedlichen Grauwerte ist eine Bildsegmentierung möglich. Anschließend werden von allen Bereichen, deren Grauwerte unterhalb des festgelegten Schwellwerts liegen, die morphologischen Eigenschaften bestimmt und EDX-Messungen durchgeführt. Dabei werden sowohl Einschlüsse als auch Artefakte detektiert. Die Typisierung der Einschlüsse sowie das Aussortieren der Artefakte erfolgt anhand der Elementzusammensetzung in der Datennachbereitung. Die Verwendung der Elementzusammensetzung als einziges Kriterium bringt aber das Problem mit sich, dass Fehlklassifizierungen zwischen Artefakten und Einschlüssen auftreten können. Dies ist der Fall, wenn im EDX-Spektrum von Artefakten charakteristische Peaks bei typischen Einschlusselementen (Al, Ca, Si, O etc.) zu finden sind. Ein geläufiges Beispiel ist CaO, das sowohl als Einschluss als auch als Staubpartikel auf der Oberfläche vorliegen kann. Die Auswertung von Morphologie- und Bilddaten können Abhilfe schaffen. Da eine manuelle Evaluierung aufgrund der großen Datenmengen nicht praktikabel ist, erfolgt nun die Implementierung von Machine Learning Algorithmen. Basierend auf Datensätzen aus automatisierten REM/EDX-Messungen werden die verwendeten Algorithmen trainiert (Treffergenauigkeit > 90%) und als ergänzende Klassifizierungsmethode eingesetzt. Die Anwendung der trainierten Algorithmen führt zu einer Reduzierung der fälschlich als Einschlüsse klassifizierten Artefakte im Datensatz. Durch eine Kombination mit der konventionellen Einschlusstypisierung ergibt sich eine präzisere analytische Methode zur Charakterisierung der Stahlreinheit.

D. Sörensen1*, A. Morillo1, C. Sinz1, D. Staudenecker1, T. Bernthaler1, A. K. Choudhary1, F. Trier1, M. Weller2, C. Metzmacher2
1 Matworks GmbH, Aalen, Germany
2 Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen, Germany

*David.Soerensen@matworks.de

High-alloy corrosion resistant steels such as 1.4112 (X90CrMoV18) are widely used in demanding applications due to their high hardness and wear resistance. These properties arise from a martensitic matrix containing a high-volume fraction of chromium-rich carbides. However, pronounced carbide clustering or carbide banding may negatively influence mechanical performance, particularly tensile strength and fracture behavior.
This work presents the development of an automated image analysis workflow for the quantification of carbide banding in metallographic sections of 1.4112 steel. First, a metallographic preparation route was established to enable artifact-free polishing of samples containing large carbide clusters and contrast etching via final polishing. High resolution optical light microscopy was then used for semi-automated image acquisition to ensure consistent image quality suitable for quantitative evaluation.
Carbide and pore detection was performed using a supervised deep learning approach based on semantic segmentation to separate both feature from the martensitic matrix properly. Using learning technique, deep learning model was trained on manually annotated micrographs to automatically identify carbides and pores. The segmentation results enable the quantitative evaluation of carbide distributions and carbide area fractions within defined regions of interest (1 × 1 mm²). The analysis procedure is conceptually aligned with ASTM E1268-19, while extending the evaluation toward automated determination of carbide surface fractions.
The objective of this work is to establish quantitative microstructural descriptors that allow correlation of carbide banding with mechanical properties. Initial results indicate that carbide area fraction can be quantified on a microscopic large scale. With this, locally strong inhomogeneity appearance can be visualized and correlated with the fracture behavior of tensile test samples.

Depth-resolved characterization of hard coatings is essential for understanding structure–property relationships in multilayered and graded architectures. However, the preparation of shallow-angle cross sections on coated cemented carbide remains challenging, as the cemented carbide substrate is difficult to process reproducibly by conventional mechanical routes. In this work, we present a flexible preparation strategy based on femtosecond-laser ablation for the fabrication of small-angle cross sections with freely adjustable inclination angles, followed by polishing of the laser-prepared ramp surface to obtain a surface quality suitable for advanced analytical characterization.
Particular emphasis is placed on the evaluation and optimization of the femtosecond-laser process window. Initially, the influence of pulse and line distance on surface quality and roughness evolution is investigated. Building on this, laser power, repetition rate, ablation rate, and focus-shift strategies are correlated with ramp geometry and linearity. Inclination angles ranging from ~0.1° to ~10° are prepared and optimized directly on cemented carbide substrates, enabling tailored preparation routes for smooth ramps with well-defined geometry and reproducible surface quality.
The approach is particularly attractive for cross-sectional nanoindentation mapping, which is demonstrated on a benchmark TiBN multilayer coating with a total thickness of ~6 µm consisting of six individual ~1 µm layers. In addition, TiN/TiB₂ multilayer systems with ~50/50 and ~100/100 nm bilayer architectures are investigated to evaluate the achievable lateral resolution and the limits of resolving increasingly fine multilayer designs. By tailoring the ramp angle and adapting the femtosecond-laser process window to the required ablation depth and ramp length, the coating thickness can be laterally expanded over defined distances. This allows the preparation geometry to be matched to the spatial-resolution requirements of the respective analytical technique.

Accurate determination of thin film thickness is essential in coating research and process development. Established methods such as focused ion beam (FIB) cross-sectioning provide high accuracy but are time- and resource-intensive, while more accessible techniques like the calotte grinding method often suffer from limited reproducibility and throughput. In this work, a method for rapid and laterally resolved film thickness measurement is presented, based on femtosecond laser-induced ramp structures. Shallow ramps are ablated into the coating, exposing the film–substrate interface over a defined lateral distance. The local film thickness is determined from the step height perpendicular to the interface using 3D confocal laser scanning microscopy.
The use of ultrashort laser pulses enables material removal with limited thermal impact, resulting in well-defined interfaces between coating and substrate. Due to the small feature size and high processing speed, multiple ramp structures can be generated across the sample surface, enabling statistical analysis and spatial mapping of thickness variations. To improve efficiency and reproducibility, an automated data evaluation workflow was developed. Image analysis is used to identify the film–substrate interface within the confocal datasets, allowing automated extraction of thickness values from 3D surface reconstructions and facilitating batch processing.
The applicability of the method is demonstrated for both planar and curved substrates, indicating its suitability for more complex geometries. Overall, the approach provides a combination of speed, lateral resolution, and automation, representing a practical alternative to conventional thickness measurement techniques.

Additive Fertigung von Bauteilen aus metallischen Pulvern eröffnet geometrische Gestaltungsfreiheiten, die mit konventionellen subtraktiven Fertigungsmethoden gar nicht, oder nur mit erheblichem Aufwand erreichbar sind. Bei der pulverbettbasierten additiven Fertigung von Metallen mittels Laser erstarrt das Schmelzbad unter hohen Temperaturgradienten und hoher Abkühlgeschwindigkeit, und das Bauteil erfährt dabei eine komplexe thermische Historie. Dadurch können Erstarrungszustände entstehen, die weit vom thermodynamischen Gleichgewicht entfernt sind und zu komplexen Mikrostrukturen im additiv gefertigten Material führen.
Zur Untersuchung dieser Mikrostrukturen auf atomarer Ebene eignet sich die Atomsondentomographie (APT) aufgrund ihrer hohen Ortsauflösung im Nanometerbereich sowie ihrer chemischen Auflösung im Sub-Atomprozent-Bereich besonders gut. Für gezielte Untersuchungen spezifischer mikrostruktureller Merkmale, beispielsweise von Korngrenzen, Ausscheidungen oder Schmelzbadgrenzen, ist eine Zielpräparation mittels fokussiertem Ionenstrahl (FIB) unerlässlich. Dabei hat sich die Herstellung von Proben aus dem Bulkmaterial mithilfe eines Femtosekundenlasers (fs-Laser) gegenüber der konventionellen Lift-out-Methode als deutlich effizienter erwiesen, da sich so die FIB-Präparation auf die letzten Schritte des Anspitzens der Probe für die APT beschränkt.
Diese Arbeit zeigt zunächst, wie auf einem mit fs-Laser hergestellten Halfgrid korrelative Zielpräparation von Korngrenzen in einer additiv gefertigten Mo-Legierung realisiert werden kann. Korrelative Transmissions Kikuchi Diffraktion (TKD) zeigt dabei, dass die markierten Korngrenzen in der APT-Spitze erhalten bleiben.
In einem zweiten Schritt wird die geometrische Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung direkt genutzt, indem APT-Halter unmittelbar aus dem zu untersuchenden Material gefertigt werden. Hierfür werden sowohl eine W- als auch eine Al-Legierung verwendet. Es werden zwei Geometrien vorgestellt: 1.) eine Microtip-Array-Geometrie, auf der beliebig viele Features mittels FIB markiert und anschließend korrelativ mittels fs-Laser zu APT-Spitzen präpariert werden können, sowie 2.) eine Geometrie für korrelative Transmissionselektronenmikroskopie. Die Oberflächen beider Proben-Halter-Hybride werden metallographisch präpariert, sodass FIB-Marker an relevanten Features gesetzt werden können. Diese Marker bleiben während der fs-Laser-Ablation ausgespart und ermöglichen anschließend die finale Präparation der APT-Spitzen mit dem FIB. Korrelative Elektronenmikroskopie zeigt schließlich, dass die markierten Features in der fertigen APT-Spitze enthalten bleiben.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass sich mit additiver Metallfertigung direkt Proben für die APT herstellen lassen. Die Methode erleichtert das Probenhandling und ermöglicht eine effiziente Zielpräparation beliebig vieler Features auf derselben Probe.

In der modernen Lichtmikroskopie spielt die Automatisierung der Probenaufnahme sowie der anschließenden quantitativen Gefügeanalyse (QGA) eine immer größere Rolle. Das Ergebnis ist ein fertiger Bericht mit relevanten Informationen wie Volumenanteilen von Phasen, der Korngrößen oder Anzahl und Art gefundener Defekte, ohne die Aufnahmen qualitativ sichten zu müssen. Gerade bei großflächigen Probenaufnahmen werden so Zeit und Kosten eingespart. Jedoch stellt die Bildunschärfe weiterhin ein großes Problem dar. Gerade bei Probenaufnahmen deren Topografie nicht plan-parallel ausgerichtet werden können sowie geringe Schärfentiefe bei höheren Vergrößerungen führen zu unscharfen Aufnahmen.
Dieser Beitrag untersucht den Einfluss von Bildunschärfe auf die Ergebnisse der QGA wie der Korngrößenbestimmung in Kupferproben, der Ermittlung von Volumenanteilen in FeNdB-Sintermagneten sowie der Stahlreinheitsgradanalyse. Als wesentlicher Aspekt wird hierbei die Bildunschärfe quantitativ bestimmt und schrittweise erhöht um die Veränderung der QGA zu ermitteln. Zusätzlich wird ein trainiertes KI-Modell zur Verbesserung der Bildqualität vorgestellt und anhand der QGA Ergebnisse evaluiert. In diesem Beitrag wird das Potential der KI-Methode für eine zuverlässige Stabilisierung der QGA Ergebnisse über einen großen Defokusbereich vermittelt. Im Vortrag werden erste Ergebnisse vorgestellt.

In aluminum die casting for automotive applications, there is a trend toward increasingly large structural components in order to reduce the number of individual parts and associated processing steps. This development significantly lowers manufacturing time and cost, but at the same time imposes extreme thermal and mechanical loads on the tooling. As a result, a new class of tooling, commonly referred to as Giga-Dies, has emerged.
The demanding service conditions, combined with the substantial material volume required for such tools, necessitate the use of high-quality hot work tool steels. However, due to limited hardenability, these steels do not form a fully martensitic microstructure throughout the entire cross-section. Instead, a mixed microstructure develops, with significant amounts of bainite forming in the center of large dies. For a reliable assessment of microstructural evolution and its influence on mechanical properties, particularly in the center of Giga-Dies, a clear and quantitative distinction between martensite and bainite is essential.
In practice, differentiating these phases remains challenging and is often based on qualitative metallographic interpretation. The objective of this work is therefore to develop a robust methodology for quantifying the fraction of martensite and bainite in hot work tool steels using electron backscatter diffraction (EBSD). This task is particularly demanding due to the close similarity in crystal structure and resulting EBSD signatures of the two phases.
To address this, model microstructures with predominantly martensitic, bainitic, and mixed characteristics have been produced by controlled heat treatments using dilatometry. These well-defined samples served as a basis for systematic EBSD investigations. The analysis focused on extracting distinguishing features from EBSD data, such as local misorientation distributions and pattern quality, as well as derived output properties such as the morphology of the martensite/bainite.

Die Herstellung und Anwendung moderner technischer Legierungen sind oftmals mit thermomechanischen Behandlungen und dem anschließenden Einsatz in aggressiven Umgebungen, z. B. bei erhöhten Temperaturen, verbunden. Dies führt oft zur Bildung einer Oxidschicht, bei der Chrom als Legierungselement häufig eine wichtige Bedeutung beigemessen wird im Zusammenhang mit dem Oxidations- bzw. Korrosionsverhalten. Insbesondere frühe Oxidationsstadien sind aktuell Forschungsgegenstand und es wird davon aufgegangen, dass diese frühen Stadien eine wichtige Grundlage für das mittel- und langfristig Materialverhalten legen. Die Klärung grundlegender Mechanismen und Prozess erfordert Kenntnisse über wichtige Details, z. B. zur sich zuerst bildenden Oxidphase, der Elementverteilung innerhalb und in der Nähe der Oxidschicht sowie der Position der Reaktionsfront. Dafür wird bereits in den frühen Oxidationsstadien ein Zugang mit hoher Ortsauflösung benötigt. Diese Möglichkeit bietet insbesondere die Transmissionselektronenmikroskopie.
Im Vortrag werden Einblicke gegeben in die frühen Oxidationsstadien verschiedener chromhaltiger Legierungen. Es wird zunächst detailliert über die Beobachtung einzelner Oxidkörner mit ausgeprägter Inhomogenität der Elementverteilung berichtet, wie es zuerst bei Oxidkörnern auf austenitischem nichtrostendem Stahl festgestellt wurde. Diese Oxidkörner weisen über Entfernungen von lediglich wenigen Nanometern steile Konzentrationsgradienten auf, die sich auch nach mehreren Stunden bei Temperaturen von einigen hundert Grad Celsius nicht ausgleichen. Um den Wachstumsmechanismus dieser Oxidkörner aufzuklären, wurden Experimente unter Verwendung von Mangan als Marker durchgeführt. Dadurch wurde gezeigt, dass die Reaktionsfront der Oxidbildung innerhalb der einzelnen Oxidkörner liegt. Anschließend wird im Vortrag die Brücke zu anderen chromhaltigen Legierungen geschlagen und gezeigt, dass das Auftreten der Oxidkörner mit inhomogener Elementverteilung nicht auf eine bestimmte Kristallphase beschränkt ist und dass diese Erkenntnis für ein breites Spektrum chromhaltiger Legierungen gilt. Die Implikationen dieser Erkenntnisse werden unter Berücksichtigung thermodynamischer und kinetischer Aspekte eingeordnet.