Zerstörungsfreie Bestimmung der Oberflächenhärtetiefe mittels Ultraschallverfahren - Erfahrungen und notwendige Weiterentwicklungen

Die drei auf dem Markt verfügbaren Ultraschallprüfsysteme zur Bestimmung der Randhärtungstiefe insbesondere von induktionsgehärteten Bauteilen nutzen die gleichen physikalischen Grundlagen und Messprinzipien, haben die gleiche Messungenauigkeit von ca. ± 0,15 bis 0,2 Millimeter; sie unterscheiden sich im Preis, in der Signalverarbeitung und -darstellung und im Bedienungskomfort ins-besondere bei der Parametrisierung und bei der Ergebnisarchivierung. Die Systeme ermöglichen die Bestimmung der Rht im Bereich von ca. 1,5 mm bis > 10 mm, wenn das Verhältnis der mittleren Korngröße des unbeeinflussten Grundgefüges zur Ultra-schallwellenlänge zwischen ca. 0,2 und 1 liegt, und der Härtegradient > ca. 35 HV pro 0,1 mm (besser pro halbe Ultraschallwellenlänge) ist. Das genutzte Ultraschall-rückstreuverfahren findet seine Anwendungsgrenzen, wenn Randhärtetiefen kleiner als ungefähr 1,5 mm ermittelt werden sollen und bei Stählen, die aufgrund der Abkühlbedingungen Zwischenstufengefüge ausbilden, sowie bei Stählen, die aus der Schmiedehitze abgeschreckt, angelassen und dann oberflächengehärtet werden und sehr feinkörniges (Korngröße kleiner als ca. 20 ?m) Grundgefüge aufweisen. Zur Bestimmung von Rht kleiner ca. 1,5 mm, sowie zur Charakterisierung von Härte-gradienten und auch von Spannungsgradienten bietet sich die Anwendung der elektromagnetischen, mikromagnetischen Verfahren an. Die Ultraschalltechnik bietet eine Alternative, wenn die Amplituden- und Phasenspektren ausgewertet werden. Die vorgestellten ersten Ergebnisse zeigen die prinzipielle Anwendbarkeit dieser Ansätze. Softwareprogramme zur Nutzung der Modelle sind verfügbar, die Grundlagen der Bestimmung der Phasengeschwindigkeiten von Ultraschallwellen in Materialien mit tiefenabhängigen Änderungen der Dichten und materialspezifischen elastischen Kennwerte sind bekannt.