Ein Vergleich von Permeabilität und Ferritgehalt

Die Permeabilitätsmessung und die Ferritgehaltsmessung sind zwei unterschiedliche Verfahren, die in der Materialwissenschaft und Metallurgie zur Charakterisierung von Materialien, insbesondere von Stählen, eingesetzt werden. Diese Messmethoden kommen in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz, etwa in der Werkstoffprüfung ZFP (zerstörungsfreie Prüfung) oder der zerstörungsfreien Materialprüfung, speziell bei der ferromagnetischen Materialprüfung.

Permeabilitätsmessung

Definition
Die Permeabilität beschreibt die Fähigkeit eines Materials, ein magnetisches Feld zu leiten. Sie ist ein Maß für die magnetische Leitfähigkeit eines Werkstoffs und spielt eine zentrale Rolle in der ferromagnetischen Materialprüfung sowie in der Werkstoffprüfung ZFP (zerstörungsfreie Prüfung). Diese Form der Materialprüfung erlaubt eine zerstörungsfreie Materialanalyse der magnetischen Eigenschaften, insbesondere bei Stählen.
Messung
Bei der Permeabilitätsmessung wird ein Magnetfeld durch das Material geleitet, um die Stärke des erzeugten Magnetfeldes im Inneren des Materials zu messen. Die relative Permeabilität eines Materials beschreibt das Verhältnis der magnetischen Induktion (B) zur magnetischen Feldstärke (H) im Material. Gemessen wird hierbei der µr-Wert des Materials. Der maximale µr-Wert, der mit dieser Methode bestimmt werden kann, liegt bei µr = 5.0. Höhere Permeabilitätswerten lassen sich auf diese Weise nicht messen, da hierfür deutlich stärkere Magnetfelder erforderlich sind. Derartige Messungen erfordern ein spezielles Gerät, das die vollständige Hysteresekurve des Materials aufzeichnen kann.
Anwendung
Diese Messung dient dazu, die magnetischen Eigenschaften schwachmagnetischer Materialien wie Edelstahl und Legierungen zu untersuchen. Sie gibt Aufschluss darüber, wie stark magnetisch das Material ist. Mit geeigneten Magnetfeldmessgeräten wie etwa einem Gaussmeter, Teslameter oder Magnetometer lässt sich die Magnetfeldstärke präzise bestimmen.

Ferritgehaltsmessung

Definition
Der Ferritgehalt gibt an, wie hoch der Anteil an Ferrit in einem (in der Regel Duplex- oder austenitischen) Stahl enthalten ist. Ferrit ist eine spezielle, magnetische Phase im Stahl. Die Ferritgehaltsmessung ist daher eine wichtige Methode der Materialprüfung, die häufig in der Werkstoffprüfung ZFP (zerstörungsfreie Prüfung) sowie in der ferromagnetischen Materialprüfung, insbesondere zur Materialanalyse und Qualitätssicherung von Schweißverbindungen eingesetzt wird.
Messung
Der Ferritgehalt wird ähnlich wie bei der Permeabilitätsmessung mithilfe eines externen, in der Sonde erzeugten Magnetfelds bestimmt. Die Empfindlichkeit der Magnetfeldmessung ist dabei geringer ausgelegt, um auch höhere Ferritgehaltswerte anzeigen zu können, wie sie beispielsweise an austenitischen vorkommen. Diese magnetische Messung basiert auf der Basler Norm ISO 8249 und bestimmt die Ferritgehaltsnummer (FN) oder den prozentualen Ferritgehalt in Fe%.
Anwendung
Der Ferritgehalt ist entscheidend, um die mechanischen Eigenschaften eines Stahls zu kontrollieren. Etwa die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. In Duplexstählen ist ein bestimmter Ferritgehalt erforderlich, um die gewünschte Balance zwischen Zähigkeit und Festigkeit sicherzustellen.

Permeabilitätsmessgerät FerroPro compact	Ferritgehaltsmessgerät FERRITE-CHECK 240

Permeabilitätsmessgerät FerroPro compact

Zum Messen der Permeabilität bietet List-Magnetik das neue, präzise FerroPro compact an, das einen erweiterten Messbereich von µr = 1 – 5 abdeckt. Bei dieser Messung wird ein permanent-erregtes Magnetfeld im Werkstoff induziert. Die durch den Werkstoff verursachte Störung des Magnetfelds wird erfasst und daraus die Permeabilität abgeleitet.

Das neue Permeabilitätsmessgerät verfügt über ein hochauflösendes LCD-Farbdisplay zur Visualisierung von Scan-Messkurven und Grafiken. Es ermöglicht sowohl das automatische Speichern und Anzeigen von Spitzenwerten als auch die grafische Darstellung und Speicherung von Permeabilitätsverläufen. Das Gerät misst die Permeabilität gemäß den Normen EN 60404-15 und MIL-1-17214, ein wichtiger Aspekt der ferromagnetischen Materialprüfung und der modernen Werkstoffprüfung ZFP (zerstörungsfreie Prüfung).

Dabei unterscheidet sich die Erregerfeldstärke der Sonde je nach Norm: DIN EN 60404-15 verwendet gemäß PTB eine Erregerfeldstärke von 30 kA/m, BN EN 60404-15 gemäß NIST-Kalibrierung eine von 25 kA/m, und MIL-1-17214 eine von 200 Oe. Das FerroPro compact ermöglicht dank integrierter Umrechnung der Feldstärke direkt im Gerät erstmals eine normgerechte Permeabilitätsmessung nach allen drei Standards.

Das Messsystem verfügt über einen integrierten Messwertspeicher für bis zu 10.000 Messwerte. Damit lassen sich Messkurven, Einzelwerte oder Spitzenwerte direkt vor Ort aufzeichnen und später weiterverarbeiten. Ein entscheidender Vorteil für die Materialprüfung und Werkstoffprüfung ZFP (zerstörungsfreie Prüfung).

Einzigartig ist die Möglichkeit, das Gerät über eine USB-SCPI-Schnittstelle wie beispielsweise mit LabView oder anderen SCPI-kompatiblen Programmen fernzusteuern. Dadurch lässt sich das System problemlos in eine Fertigungslinie integrieren, was es besonders attraktiv für automatisierte Werkstoffprüfprozesse macht.

Zusätzlich verfügt das Gerät über eine drahtlose Schnittstelle, anhand der die gespeicherten Daten oder Online-Messungen kabellos an die mitgelieferte PC- oder App-Software übertragen werden können. Die Messdaten und -kurven lassen sich dabei zur weiteren Qualitätssicherung, Werkstoffanalyse oder Materialanalyse bequem in Microsoft Excel exportieren, Ein praktisches Feature, das sich sowohl bei zerstörungsfreier Werkstoffprüfung, bei der Materialdickenmessung und bei anderen Prüfverfahren als äußerst nützlich erweist.

Das System bietet eine Scan-Messung zur kontinuierlichen grafischen Messwertaufnahme mit Anzeige der Minimal-, Maximal- und Statistikwerte sowie eine Peak-Messung zur Erfassung des Spitzenwertes.

Das neue Permeabilitäts-Messgerät bietet eine Vielzahl von Vorteilen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen. Besonders hervorzuheben sind die erweiterten Auswertemöglichkeiten der Messung und der vergrößerte Messbereich mit verschiedenen Kalibrierkurven für unterschiedliche Erregerfeldstärken. Alle Geräte werden mit einem Herstellerzertifikat ausgeliefert, was die Nachvollziehbarkeit und Qualitätssicherung in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zusätzlich unterstützt.

Ferritgehalts-Messgerät FERRITE-CHECK 240

Eine Möglichkeit, den Ferritgehalt zu messen, sind sogenannte Ferritskope. Sie basieren auf dem Prinzip der magnetischen Induktion und bestimmen den Ferritgehalt anhand der Messung der magnetischen Eigenschaften des Materials.

List-Magnetik bietet hierfür das sehr praktische Messgerät FERRITE-CHECK 240 mit einem Messbereich von 0,2–140 FN an. Das präzise Messgerät eignet sich ideal für die Materialprüfung, zur Werkstoffanalyse und die Qualitätssicherung bei austenitischen und Duplex-Stählen und dabei insbesondere in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung.

Das Basis-Messgerät ist baugleich mit dem zuvor beschriebenen FerroPro compact. Die Konstruktion der Sonde unterscheidet sich jedoch grundlegend. So ermöglicht das FERRITE-CHECK 240 eine schnelle und präzise Messung des Ferritgehalts an rostfreien und Duplex-Stählen gemäß Basler Norm DIN EN ISO 8249 als auch nach dem magnetinduktiven Verfahren. Das Gerät zeigt die Messergebnisse sowohl in FN (Ferrit Number) als auch in Fe-% an. Der Messbereich reicht von FN 0,2 bis 140 (bzw. 0,2 – 100 Fe-%).

Um bei glatten oder polierten Oberflächen eine Schweißnaht erkennen zu können, lässt sich das Gerät auf Scan-Messung umschalten. Die beim Aufsetzen und Bewegen der Sonde entlang der Oberfläche erfassten Messwerte werden kontinuierlich gespeichert. Eine automatische Auswertung mit Anzeige von Minimum, Maximum und Mittelwert der Messreihe folgt.

Das Gerät verfügt über einen eingebauten Messwertspeicher für maximal 10.000 Messwerte. Damit eignet es sich optimal für den Einsatz in der Werkstoffprüfung ZFP (zerstörungsfreie Prüfung) sowie zur umfassenden Qualitätssicherung.

Insbesondere bei geschweißten Duplex-Stählen ist eine Messung des Ferritgehalts entscheidend. Dadurch lässt sich sicherstellen, dass die Schweißnaht genügend Ferrit-Anteile für eine ausreichende Festigkeit aufweist. Ein zu niedriger Ferritgehalt kann die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Schweißnaht beeinträchtigen. Bei unzureichender Wärmezufuhr oder falscher Abkühlung im Schweißbereich kann der Ferritgehalt zu gering sein, was zu einer Schwächung der Schweißverbindung führt. Die Ferritgehaltsmessung spielt daher eine wesentliche Rolle in der Werkstoffprüfung und der zerstörungsfreien Materialprüfung zur Sicherstellung von Qualität und Haltbarkeit von Schweißnähten.

Auch bei diesem Gerät ist eine drahtlose Schnittstelle integriert, anhand der sich die gespeicherten Daten oder Online-Messungen an die mitgelieferte PC- oder App-Software übertragen lassen. Die Messdaten und Messkurven können dabei zur weiteren Qualitätssicherung in Microsoft Excel exportiert werden, wodurch die Werkstoffanalyse und die Materialprüfung erheblich vereinfacht werden.

Mit FerroPro compact und FERRITE-CHECK 240 bietet List-Magnetik zwei präzise Messgeräte, mit denen sich die Stahlqualität schnell und zuverlässig bewerten lässt. Beide Geräte eignen sich hervorragend für die sichere, effiziente und praxisnahe automatisierte Qualitätsüberwachung in der Produktion.