Ferritgehaltsmessung
Die Ferritgehaltsmessung dient der quantitativen Bestimmung des delta-Ferritanteils in austenitischen und Duplex-Stählen sowie in Schweißgut. Der Ferritgehalt hat entscheidenden Einfluss auf mechanische Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und das Risiko der Heißrissbildung beim Schweißen.
Bedeutung des Ferritgehalts
Austenitische Stähle (z. B. 1.4301, 1.4404) enthalten in der Regel einen kontrollierten Restferritanteil von 3–12 %, der die Heißrissanfälligkeit im Schweißgut deutlich reduziert. Duplex-Stähle (z. B. 1.4462, SAF 2205) bestehen konstruktionsbedingt aus etwa gleichen Anteilen Austenit und Ferrit (je 40–60 %), was ihre hervorragende Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit begründet. Abweichungen vom Sollwert können die Eigenschaften erheblich beeinträchtigen:
- Zu hoher Ferritgehalt: Versprödung bei Betrieb > 300 °C (475 °C-Versprödung, Sigma-Phasenbildung)
- Zu niedriger Ferritgehalt: Erhöhte Heißrissneigung im Schweißgut
Messverfahren – Ferritometer
Das am häufigsten eingesetzte Messgerät ist das Ferritscope oder Ferritometer, das nach dem magnetinduktiven Prinzip arbeitet. Eine Messspule wird an die Werkstückoberfläche gehalten; die Permeabilitätsdifferenz zwischen ferromagnetischem delta-Ferrit und paramagnetischem Austenit führt zu einer messbaren Impedanzänderung. Das Gerät gibt den Ferritgehalt in Ferrit-Zahl (FN) oder direkt in Volumenprozent (Vol.-%) aus. Die Ferrit-Zahl (FN) ist ein konventionelles Maß, das über das WRC-1992-Diagramm (Welding Research Council) mit dem Gefügezustand verknüpft ist.
Kalibrierung und Einflussgrößen
Die Kalibrierung erfolgt an zertifizierten Referenzproben mit bekanntem Ferritgehalt (Primärstandards des Welding Research Council). Einflussgrößen auf das Messergebnis sind:
- Werkstückdicke und Geometrie (Randeffekte, Krümmung)
- Beschichtungsdicke (Lack, Zunder) – erfordert Korrekturfaktor
- Messtemperatur
- Kaltverformung (kann scheinbar höheren Ferritgehalt vortäuschen durch verformungsinduzierten Martensit)
Schweißgutanalyse
Bei der Qualitätssicherung von Schweißverbindungen wird der Ferritgehalt an mehreren Messpunkten über den Schweißnahtquerschnitt bestimmt. Für Duplex-Stahl-Schweißverbindungen schreiben Normen wie ASTM A923, NORSOK M-601 und ISO 17781 Mindest- und Höchstwerte vor, die typischerweise im Bereich 30–65 % Ferrit liegen. Die zerstörungsfreie magnetinduktive Messung wird durch metallografische Schliffuntersuchungen ergänzt oder als Vorabprüfung eingesetzt.