In-situ Characterization by Eddy Current Testing of Graded Microstructural Evolution in the Core and Peripheral Zone during Material Conversion during Case Hardening* Translated title: In-situ-Charakterisierung durch Wirbelstromuntersuchungen der gradierten Gefügeausbildung in der Bauteil-Rand- und Kernzone während der Werkstoffumwandlung beim Einsatzhärten

Abstract

In industrial case hardening, the temporal and local non-destructive characterization of occurring microstructural constituents creates new possibilities for automating manufacturing processes showing a high level of process reliability. Furthermore, component properties within the scope of quality assurance and product liability can be fully documented. By analyzing the higher harmonics of eddy current testing, the structure-specific magnetic properties can be used to differentiate between the microstructural constituents formed. The eddy current sensor can be integrated into the cooling path. This enables in-situ test signal recording in order to continuously monitor the graded microstructure formation in the peripheral zone as well as deeper in the component for quality assurance. An increasing carbon content leads, among other things, to a higher proportion of residual austenite. This results in a lower test signal amplitude, which, for example, can be correlated with the hardening depth. The results of this testing method, used for the first time for graded components, are presented here.

Kurzfassung

Beim industriellen Einsatzhärten bildet die zeitliche und lokale, zerstörungsfreie Charakterisierung von auftretenden Gefügebestandteilen neue Möglichkeiten, um Fertigungsprozesse mit einer hohen Prozesssicherheit zu automatisieren. Bauteileigenschaften im Rahmen der Qualitätssicherung und Produkthaftung können zusätzlich lückenlos dokumentiert werden. Mittels der Analyse der Höherharmonischen der Wirbelstromprüfung kann aufgrund der strukturspezifischen magnetischen Eigenschaften eine Differenzierung zwischen den gebildeten Gefügebestandteilen erfolgen. Dabei kann der Wirbelstromsensor in den Abkühlpfad integriert werden. Dieses ermöglicht eine In-situ-Prüfsignalaufzeichnung, um die gradierte Gefügeausbildung in der Randzone sowie auch tiefer im Bauteil zur Qualitätssicherung kontinuierlich zu überwachen. Ein zunehmender Kohlenstoffgehalt führt, unter anderem, zu einem höheren Anteil an verbleibendem Restaustenit. Dadurch kommt es zu einer geringeren Prüfsignalamplitude, was beispielsweise mit der Einhärtungstiefe korreliert werden kann. Es werden hier die Ergebnisse des erstmals eingesetzten Prüfverfahren für gradierte Schichten vorgestellt.