Notwendigkeit einer Oberflächenkohlenstoffanalyse

Der Gehalt an Gesamtkohlenstoff ist eines der maßgeblichen Qualitätsmerkmale, welche über die Güte und die Eigenschaften von Stahl Auskunft geben kann. Der Kohlenstoffgehalt muss innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen, sonst verliert der Stahl die gewünschten technischen Eigenschaften. Dies betrifft vor allem seine Zugfestigkeit, Härte und Zähigkeit.

Gängige Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an Gesamtkohlenstoff (auch Bulkkohlenstoff genannt) sind z.B. die Funkenspektrometrie oder Verbrennungsanalyse. Von dieser Bulkkonzentration an Kohlenstoff ist die Belegung mit Oberflächenkohlenstoff zu unterscheiden. Während der in der Probe gelöste „Bulkkohlenstoff“ mehr oder weniger aus den Rohprodukten (Eisenerze, Koks) stammt, wird der Oberflächenkohlenstoff erst zum Ende der Stahlproduktion aufgetragen. So werden z.B. heiße Bleche mit Wasser gekühlt. Dies kann zu kohlenstoffhaltigen Kalkablagerungen an der Oberfläche führen. Oder es werden verschiedene Öle auf Stahlbleche gegeben um die Bildung von Rost zu verhindern.

Der Gehalt an Oberflächenkohlenstoff beeinflusst daher kaum die mechanischen Eigenschaften wir Zugfestigkeit und Härte, kann jedoch die weitere Verarbeitung stören. So lassen sich z.B. geölte Bleche nicht direkt lackieren. Die Oberflächenkohlenstoffanalyse muss daher über einen weiten Bereich sehr nachweisstark sein, da sowohl unbehandelte, als auch behandelte Bleche präzise und exakt analysiert werden müssen.

Praktische Umsetzung der Oberflächenkohlenstoffanalyse

Ein Analysengerät für die Bestimmung des Kohlenstoffs an der Oberfläche besteht aus einem geschlossenen System mit beheiztem Ofen in welchem ein möglichst großes Metallblech eingebracht wird. Mit Hilfe von Hitze und Sauerstoff verbrennt der Oberflächenkohlenstoff einer Probe zu Kohlendioxid. Das freigesetzte Kohlendioxid wird dann nachfolgend in Infrarotmesszellen gemessen.

Bei der Oberflächenkohlenstoffanalyse werden im Vergleich zur Gesamtkohlenstoffmessung deutlich geringe Temperaturen von maximal 1000 ° C angewendet, da die metallische Probe in dem Verbrennungsofen nicht schmelzen soll. Die Oberflächenkohlenstoffanalyse liefert sichere, präzise und wiederholbare Daten und ist ein wichtiger Bestandteil der Charakterisierung von Metallen. Die Bedienung geeigneter Analysatoren ist einfach und der Wartungsaufwand minimal.