Stahlreinheit und Bewertung nichtmetallischer Einschlüsse

Was Stahlreinheit bedeutet – und was eine Einschlussbewertung nicht bedeutet

Reinheit als Population nichtmetallischer Partikel

Die Stahlreinheit beschreibt die Population nichtmetallischer Einschlüsse in einem Stahlerzeugnis, nicht eine einzelne, allgemeingültige Güteklasse. Ein nichtmetallischer Einschluss ist ein unlösliches Verunreinigungspartikel, das während der Stahlherstellung oder des Gießens entsteht und beim Erstarren im Metall eingeschlossen wird. Oxide, Sulfide, Silikate, Aluminate und komplexe kugelförmige Partikel können zu dieser Population gehören. Einige entstehen durch Desoxidationsreaktionen; andere stammen aus Schlacke, dem Abtrag feuerfester Werkstoffe, Gießpulver oder Wiederoxidation.

Mehrere Variablen müssen getrennt betrachtet werden. Die Zusammensetzung gibt an, woraus ein Einschluss besteht, beispielsweise aus Mangansulfid, Aluminiumoxid, Calciumaluminat oder einem durch Calcium modifizierten Oxid. Die Größe betrifft seine Abmessungen oder seine äquivalente Fläche. Die Anzahl beschreibt, wie viele Partikel in einem bestimmten Volumen oder auf einer untersuchten Fläche vorkommen. Die Verteilung untersucht, ob die Partikel gleichmäßig dispergiert, gruppiert, in Zeilen angeordnet oder in bestimmten Bändern konzentriert sind. Die Lage gibt an, wo sie auftreten: nahe der Oberfläche, auf der Mittellinie, entlang von Seigerungszonen, zwischen pulvergeschmiedeten Partikeln oder in einem Bereich, der zu einem hochbeanspruchten Teil eines Bauteils wird.

Diese Variablen verändern sich nicht zwangsläufig gemeinsam. Eine Schmelze kann zahlreiche sehr kleine Oxide, aber kein ungewöhnlich großes Partikel enthalten, während eine andere eine geringe durchschnittliche Anzahl und einen einzelnen schädlichen Einschluss aufweist. Ein gewalzter Sulfidzeiler und ein kompaktes Oxid mit derselben maximalen Abmessung erzeugen nicht dieselbe Spannungskonzentration und reagieren während der Bearbeitung nicht identisch. ASTM B796:2020 weist auf einen entsprechenden Zusammenhang bei nahezu voll dichten, pulvergeschmiedeten Werkstoffen hin: Zusammensetzung, Größe, Verteilung und Lage der Einschlüsse beeinflussen den resultierenden Werkstoff maßgeblich.

Die Bearbeitung verändert das Erscheinungsbild der Einschlüsse. Zähflüssige Sulfide können sich beim Walzen verlängern, spröde Oxide können zerbrechen, und einige Partikel können kantig bleiben oder nach einer Calciumbehandlung kugelförmiger werden. Die beobachtete Population spiegelt daher sowohl die Vorgeschichte der Stahlherstellung als auch die Verformungsgeschichte wider. Ein Reinheitsergebnis ist nur zusammen mit der Produktform, der Probenahmeposition, der Umformgeschichte, der untersuchten Fläche und dem Prüfverfahren aussagekräftig.

Warum eine Bewertung keine direkte chemische Analyse ist

Eine konventionelle Einschlussbewertung ist eine methodendefinierte Beobachtung von Morphologie und Ausmaß. Sie ist keine chemische Analyse jedes einzelnen Partikels. ASTM E45-25 stellt vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Angabe des Einschlussgehalts in Knetstählen bereit. Die bekannten mikroskopischen Kategorien sind A, B, C und D: A-Sulfid-, B-Aluminiumoxid-, C-Silikat- und D-kugelförmige-Oxid-Typen. Diese Bezeichnungen beschreiben unter dem jeweiligen Verfahren das Erscheinungsbild und die morphologische Klasse; sie beweisen nicht, dass jedes Partikel einer Kategorie eine eindeutig reine chemische Identität besitzt.

Die Referenzbilder von ASTM E45 verwenden bei 100× Vergrößerung Bilder von dünnen und starken Reihen, wobei die Fläche des Probenfeldes ungefähr 0,50 mm² beträgt. Ein angegebenes Ergebnis wie „B 1.5 heavy“ bedeutet daher, dass das beobachtete Feld unter einem festgelegten Untersuchungsverfahren einem bestimmten Niveau der Referenzbilder ähnelte. Es bedeutet nicht, dass der Stahl eine chemisch gemessene Aluminiumoxidkonzentration enthält, die einem allgemeingültigen Grenzwert entspricht. Ebenso wenig bestimmt es den größten Einschluss irgendwo in der Schmelze.

Andere Normen klassifizieren dieselbe Mikrostruktur anders. JIS G 0555:2020 verwendet Typ A für Einschlüsse, die durch zähflüssige Verformung während der Bearbeitung entstehen, Typ B für körnige und diskontinuierliche Einschlüsse und Typ C für unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne zähflüssige Verformung. DIN EN 10247:2017 legt die mikrografische Untersuchung anhand von Referenzbildern fest, während ISO 4967:2026 das entsprechende internationale Verfahren für gewalzte oder geschmiedete Stahlerzeugnisse mit einem Umformgrad von mindestens 3 festlegt. Die Kategorienamen können nicht ohne Prüfung der Definitionen, Präparation, Vergrößerung, Feldauswahl und Regeln für die Ergebnisangabe zwischen Normen übertragen werden.

Eine chemische Fragestellung erfordert ein anderes Verfahren. Die Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenanalyse (SEM/EDS) kann einzelne Partikel charakterisieren und beispielsweise ein aluminiumoxidreiches Oxid von einem Calciumaluminat oder einem komplexen manganhaltigen Einschluss unterscheiden. Das vom DOE geförderte ASCAT-Projekt nutzte eine computergesteuerte Rasterelektronenmikroskopie mit Röntgenanalyse, um die Größe, Zusammensetzung und Verteilung einzelner Einschlüsse mit der Gesamtstahlreinheit in Beziehung zu setzen. Die automatisierte Bildanalyse kann Partikel über zahlreiche Felder hinweg zählen und vermessen; ihre Regeln für die Schwellenwertbestimmung und ihre Kontrastgrenzen beeinflussen das Ergebnis jedoch weiterhin.

Trennung von Stahlreinheit, Gesamtsauerstoff und mechanischer Leistungsfähigkeit

Gesamtsauerstoff und Einschlussreinheit überschneiden sich, sind jedoch keine austauschbaren Messgrößen. Der Gesamtsauerstoff misst den im analysierten Stahlprobestück vorhandenen Sauerstoff, einschließlich des in Oxideinschlüssen gebundenen Sauerstoffs und – abhängig vom Verfahren – des gelösten Sauerstoffs. Er beschreibt weder die Partikelform, die Größenverteilung und die Lage noch, ob das Oxid in wenigen großen Einschlüssen konzentriert ist. Zwei Schmelzen mit ähnlichem Gesamtsauerstoffgehalt können daher unterschiedliche Einschlusspopulationen und unterschiedliche Risiken aufweisen.

Auch eine Bewertung anhand von Referenzbildern kann die Lebensdauer eines Bauteils nicht allein vorhersagen. Dauerfestigkeit, Bruchzähigkeit, Wälzkontaktermüdung, Duktilität, Zerspanbarkeit und Schmiedbarkeit hängen neben den Einschlüssen auch von der Stahlsorte, dem Gefüge, der Wärmebehandlung, dem Spannungszustand, dem Oberflächenzustand, dem Belastungsspektrum und der Bauteilgeometrie ab. Ein großer Einschluss in einem hochbeanspruchten oberflächennahen Bereich kann wichtiger sein als zahlreiche kleine Partikel an anderer Stelle. Die Lage verändert die Bewertung.

Bei sehr reinen Wälzlagerstählen können konventionelle Bewertungen nach ASTM und JIS Schmelzen möglicherweise nicht unterscheiden, weil die untersuchten Felder bei der Auflösung der Referenzbilder nur wenige oder gar keine Partikel enthalten. Die begutachtete JIS-Studie zeigte, warum die maximale Einschlussgröße, ausgedrückt als √area, bei der Auswertung mit Extremwertstatistik informativer sein kann. ASTM E2283-08(2019), die neben ASTM E45-25 dem ASTM-Unterausschuss E04.09 zugeordnet ist, behandelt diese Art der Extremwertanalyse. Die Fragestellung ändert sich dann von „Welche Klasse der Referenzbilder trat in diesen Feldern auf?“ zu „Welche Größe könnte ein seltener Einschluss in dem größeren untersuchten oder erzeugten Volumen plausiblerweise erreichen?“

Kein einzelnes Ergebnis beantwortet jede Frage zur Stahlreinheit. Bewertungen anhand von Referenzbildern vergleichen die Morphologie unter einem definierten Verfahren; die Bildanalyse liefert Anzahlen und Größenverteilungen; SEM/EDS bestimmt die chemische Zusammensetzung der Partikel; der Gesamtsauerstoff misst eine aggregierte Sauerstoffmenge; Extremwertverfahren befassen sich mit seltenen, großen Einschlüssen. Wird eines dieser Ergebnisse als allgemeingültige Bestehens- oder Nichtbestehenszahl behandelt, werden unterschiedliche Messgrößen miteinander verwechselt und möglicherweise eine Vorhersage der Lebensdauer im Einsatz getroffen, für die die Prüfung nie ausgelegt war.

Wie sich nichtmetallische Einschlüsse während der Stahlverarbeitung bilden und verändern

Quellen während der Stahlerzeugung und des Gießens

Das National Institute of Standards and Technology (NIST) beschreibt nichtmetallische Einschlüsse als unlösliche Verunreinigungspartikel, die während der Stahlerzeugung und des Gießens entstehen und während der Erstarrung eingeschlossen werden. Diese Definition ist wichtig, weil ein Einschluss nicht einfach bereits im Einsatzstoff vorhandener „Schmutz“ ist. Seine Zusammensetzung und Form können sich durch Reaktionen zwischen Flüssigstahl, Schlacke, feuerfesten Werkstoffen, Legierungszugaben und der Atmosphäre entwickeln.

Oxidische Einschlüsse entstehen häufig, wenn gelöste Elemente mit Sauerstoff reagieren. Bei aluminiumberuhigtem Stahl kann beispielsweise Aluminiumoxid, Al₂O₃, entstehen, wenn Aluminium gelösten Sauerstoff aus der Schmelze entfernt. Desoxidationsprodukte können zusammenstoßen und agglomerieren oder durch eine Calciumbehandlung in Calciumaluminatphasen mit anderem Schmelz- und Verformungsverhalten umgewandelt werden. Silikatische Einschlüsse können aus Reaktionen zwischen Stahl und Schlacke, dem Angriff auf feuerfeste Werkstoffe oder komplexen Oxidreaktionen hervorgehen. Mitgerissene Schlacken- und Feuerfeststoffpartikel stellen einen weiteren Bildungsweg dar, insbesondere wenn Turbulenzen die Schlackenschicht in das Metall einziehen oder wenn eine Düse, eine Pfannenauskleidung oder ein Tauchausguss Material absondert.

Sulfidische Einschlüsse entstehen hauptsächlich, wenn sich Schwefel während der Abkühlung mit Mangan und anderen Elementen verbindet. Mangansulfid, MnS, ist insbesondere in niedriglegierten und Automatenstählen von Bedeutung. In einer wiederschwefelten Stahlsorte kann die beabsichtigte Sulfidpopulation deutlich größer sein als in einem Stahl mit niedrigem Schwefelgehalt. Daher kann ein Zahlenvergleich ohne Angabe der Stahlsorte, der Produktform und des Prüfverfahrens irreführend sein. Nitride und Carbonitride können ebenfalls während der Abkühlung oder einer späteren Wärmebehandlung ausscheiden, obwohl standardisierte Einschlussbewertungen sie nicht notwendigerweise chemisch identifizieren.

Die IMPACTS-Beschreibung von NIST nennt die Zusammensetzung, Größe und Anzahl der Einschlüsse als Reinheitsparameter. Die Verteilung ist ebenso entscheidend: Einige wenige große Partikel, die in einem Bereich konzentriert sind, stellen nicht dasselbe Risiko dar wie dieselbe Anzahl, die über einen Querschnitt verteilt ist. Der Gesamtsauerstoffgehalt erfasst den von den Oxidpopulationen gebundenen Sauerstoff, gibt jedoch weder die Größe des größten Einschlusses noch dessen Chemie oder eine mögliche Partikelanhäufung an. Die automatisierte Bildanalyse und die Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenanalyse (SEM/EDS) beantworten andere Fragen als eine Gesamtsauerstoffprüfung.

Das Gießen bestimmt, wohin diese Partikel gelangen. Beim Stranggießen können Einschlüsse in die Schlacke aufsteigen, an Blasen haften, von der Erstarrungsfront erfasst werden oder so lange in Schwebe bleiben, bis sie eingeschlossen werden. Strömungsmuster, Gießgeschwindigkeit, Überhitzung des Stahls, elektromagnetisches Rühren und das Verhalten des Gießpulvers beeinflussen dieses Zusammenspiel. Die endgültige Einschlusspopulation bildet daher die Prozessgeschichte ab, die dem Walzen vorausgeht.

Einschluss während der Erstarrung

Wenn ein Stahlstrang, ein Knüppel oder ein Block erstarrt, weist die Erstarrungsfront bestimmte gelöste Elemente in die verbleibende Flüssigkeit zurück. Schwefel, sauerstoffhaltige Spezies und andere gelöste Stoffe können sich in interdendritischen Bereichen anreichern, wo neue Einschlüsse entstehen oder vorhandene Partikel eingeschlossen werden. Ein Partikel wird mit größerer Wahrscheinlichkeit eingeschlossen, wenn sich die Grenzfläche schneller vorwärtsbewegt, als das Partikel ausweichen kann. Allerdings spielen auch die Partikelgröße, die Grenzflächenenergie, die Fluidströmung und die lokale Chemie eine Rolle.

Dadurch entsteht eine räumliche Variabilität. Einschlüsse können in der Mittellinie konzentriert, an die interdendritische Seigerung ausgerichtet oder ungleichmäßig über einen Knüppel verteilt sein. Porosität und Lunkern können zusätzliche Stellen für eine Ansammlung von Oxiden bereitstellen. Daher kann dieselbe Schmelze unterschiedliche Prüfergebnisse liefern, je nachdem, ob eine Probe aus der Mitte, aus einem Viertel der Dicke, aus dem Oberflächenbereich, aus einer Längsebene oder aus einer Querebene entnommen wird.

Auch der Ort verändert die technische Bedeutung. Ein kleiner, isoliert in der Matrix liegender Oxideinschluss kann nur geringe Auswirkungen haben, während ein Alumina-Cluster nahe einer ermüdungskritischen Oberfläche einen Riss einleiten kann. Das Risiko wird häufig durch einen maximalen oder nahezu maximalen Einschluss und nicht durch die durchschnittliche Anzahl bestimmt. Der ASTM-Unterausschuss E04.09 führt ASTM E45-25 und ASTM E2283-08(2019) auf; Letzterer behandelt die Extremwertanalyse nichtmetallischer Einschlüsse in Stahl. Eine begutachtete Studie zu Wälzlagerstählen berichtete, dass herkömmliche Bewertungen nach ASTM und JIS sehr reine Werkstoffe möglicherweise nicht unterscheiden können. Die Darstellung der maximalen Einschlussgröße als √area und die Anwendung von Extremwertstatistik können Populationen voneinander trennen, die bei einer routinemäßigen Diagrammbewertung identisch erscheinen.

Die Erstarrungsstruktur bestimmt außerdem, wie Einschlüsse durch die spätere Umformung sichtbar gemacht werden. Ein zwischen Dendriten eingeschlossenes Partikel kann während der Querschnittsreduzierung entlang der Produktachse in die Länge gezogen werden. Ein anderes Partikel in einem weniger eingeschränkten Bereich kann zerbrechen, sich verteilen oder seine kompakte Form beibehalten.

Verformung beim Walzen und Schmieden

Walzen und Schmieden entfernen nicht jeden Einschluss. Sie verändern dessen Geometrie, Ausrichtung und Abstand und manchmal auch seine innere Struktur. Ein duktiles Sulfid wie MnS kann sich gemeinsam mit dem umgebenden Stahl verformen und zu einem langen, schmalen, parallel zur Walzrichtung verlaufenden Stringer werden. Oxide wie Aluminiumoxid sind im Allgemeinen härter und weniger duktil als die Matrix. Sie können in Segmente zerbrechen, sich drehen, sich vom Stahl ablösen oder vergleichsweise kugelförmig bleiben. Einige Silikate erweichen bei Warmumformtemperaturen und können sich längen; andere verhalten sich eher wie spröde Partikel. Die Chemie steuert diese Reaktion.

Deshalb unterscheiden sich sulfidähnliche Stringer und kugelförmige Oxide sowohl in ihrem Erscheinungsbild als auch in ihrer Wirkung. Ein Längsschliff durch gewalzten Stahl kann MnS als dünne, durchgehend wirkende Linien zeigen, während ein Querschliff kurze Punkte oder abgeflachte Stellen erkennen lässt. Ein Alumina-Cluster kann in einer Ebene als mehrere kantige Fragmente und in einer anderen als einzelnes unregelmäßiges Partikel erscheinen. Die Anzahl der Partikel hat sich nicht unbedingt verändert; vielmehr schneidet die betrachtete Ebene dreidimensionale Objekte nun anders.

Das Umformverhältnis ist von Bedeutung. Ein stark gewalztes Produkt kann Einschlüsse über eine größere Länge verteilen und ihre scheinbare Dicke verringern, während das Schmieden Cluster durch wiederholte Stauchung aufbrechen und Partikel neu verteilen kann. Umgekehrt können unzureichende Umformung konzentrierte Cluster oder mit Lunkern verbundene Fehler zurücklassen. ISO 4967:2026 legt ein mikrografisches Verfahren für gewalzte oder geschmiedete Stahlerzeugnisse mit einem Umformverhältnis von mindestens 3 fest. Damit wird der Anwendungsbereich des Verfahrens zur Beobachtung mit der vorausgegangenen Verformung verknüpft, anstatt jeden Gießzustand als gleichwertig zu behandeln.

Normen bilden diese Auswirkungen der Morphologie auf unterschiedliche Weise ab. ASTM E45-25 stellt vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Berichterstattung des Einschlussgehalts in Knetstählen bereit. Die mikroskopischen Kategorien A, B, C und D sind morphologische Berichtsklassen und keine direkten chemischen Identifikationen. Die Referenzbilder nach ASTM E45 ordnen A Sulfid, B Aluminiumoxid, C Silikat und D kugelförmigem Oxid zu; die Reihen „thin“ und „heavy“ werden bei 100-facher Vergrößerung über einem Probenfeld von ungefähr 0,50 mm² bewertet. Diese Bezeichnungen sind nützliche Beobachtungen, aber eine Linie des Typs A ist keine chemische Analyse auf MnS.

DIN EN 10247:2017 verwendet Standardbilder für die mikrografische Untersuchung, während ISO 4967 das entsprechende internationale Verfahren festlegt. JIS G 0555:2020 definiert Typ A dagegen als Einschlüsse, die durch viskose Verformung während der Umformung entstehen, Typ B als körnige und diskontinuierliche Einschlüsse und Typ C als unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne viskose Verformung. Die Kategorien verfolgen ähnliche Zwecke, sind jedoch keine austauschbaren Bewertungsstufen.

Folglich können zwei Laboratorien dasselbe Material aus derselben Schmelze untersuchen und unterschiedlich aussehende Einschlusspopulationen berichten, wenn sie verschiedene Ebenen, Vergrößerungen, Gesichtsfelder, Umformgeschichten oder Normen verwenden. Eine Diagrammbewertung beschreibt, was das ausgewählte Verfahren sichtbar macht. SEM/EDS kann Zusammensetzung und Morphologie Partikel für Partikel bestimmen; die Bildanalyse kann Größe und Verteilung quantifizieren; der Gesamtsauerstoffgehalt schätzt den Gehalt an sauerstoffhaltigen Bestandteilen; die Extremwertanalyse befasst sich mit den größten Partikeln. Keines dieser Verfahren ersetzt die anderen.

ASTM E45: Methoden, Kategorien und Bewertungen anhand von Referenztafeln

ASTM E45 ist eine Gruppe makroskopischer und mikroskopischer Verfahren und keine universelle Reinheitsklasse für Stahl. Strong evidence

[1][1] ASTM E45: Standard Practice for Determining the Inclusion Content of Steel. ASTM International. ASTM International standard, 2025.

ASTM E45-25 ist kein einzelnes mikroskopisches Verfahren und weist einem Stahl keinen universellen Reinheitsgrad zu. Es handelt sich um eine Gruppe von Methoden zur Bestimmung und Berichterstattung des Gehalts an nichtmetallischen Einschlüssen in Knetstählen. ASTM International gibt an, dass die Ausgabe von 2025 vier makroskopische und fünf mikroskopische Methoden umfasst. Die ausgewählte Methode verändert die Beobachtung, die untersuchte Fläche, die Empfindlichkeit gegenüber Größe und Form der Einschlüsse sowie die Form des berichteten Ergebnisses.

Diese Unterscheidung ist wichtig, da Einschlüsse unlösliche Partikel sind, die während der Stahlerzeugung oder des Gießens entstehen und beim Erstarren des Metalls eingeschlossen werden. Eine Bewertung kann beschreiben, was in einem präparierten Schliff erscheint, ohne die Chemie der Partikel vollständig zu bestimmen oder ihre Auswirkungen in jeder Anwendung vorherzusagen. Die Arbeiten von NIST im Rahmen von IMPACTS identifizieren Zusammensetzung, Größe und Anzahl als wichtige Parameter der Reinheit; auch Verteilung und Lage beeinflussen das Verhalten der Einschlüsse beim Walzen, Schmieden, Bearbeiten, bei Ermüdung und beim Bruch.

Die vier makroskopischen und fünf mikroskopischen Methoden

Die makroskopischen Methoden untersuchen eine vergleichsweise große Fläche oder eine großmaßstäbliche Anzeige im Stahl. Sie eignen sich zum Nachweis von Seigerungen, Ansammlungen, Streifen, großen Einschlüssen und anderen Diskontinuitäten, die in einem kleinen Mikroskopgesichtsfeld möglicherweise übersehen werden. Je nach Methode und Produkt kann die Untersuchung eine Bruchfläche, eine makrogeätzte Oberfläche, einen tiefgeätzten Schliff oder einen anderen präparierten Bereich umfassen, der dazu bestimmt ist, großmaßstäbliche Diskontinuitäten sichtbar zu machen. Diese Methoden beantworten eine andere Frage als die Zählung von Einschlüssen in einem polierten Schliff: nicht „Wie viele Partikel befinden sich in diesem kleinen Gesichtsfeld?“, sondern „Enthält das Produkt im untersuchten Bereich auffällige oder ungewöhnlich stark konzentrierte Diskontinuitäten?“

Die mikroskopischen Methoden untersuchen polierte und geätzte Schliffe bei einer festgelegten Vergrößerung und vergleichen die beobachteten Einschlüsse mit definierten Bewertungskriterien. ASTM E45 umfasst Bewertungen anhand von Referenztafeln sowie Methoden, die auf dem Zählen oder Vermessen von Einschlüssen beruhen; daher dürfen die fünf mikroskopischen Methoden nicht als austauschbare Varianten derselben Prüfung betrachtet werden. Eine Methode kann das schlechteste Gesichtsfeld hervorheben, eine andere die Anzahl oder Länge von Einschlüssen über eine definierte Fläche erfassen, und eine weitere kann eine automatisierte Bildanalyse verwenden. Das Ergebnis hängt von der Schlifforientierung, dem Probenahmeplan, der Auswahl der Gesichtsfelder, den Mikroskopeinstellungen, den Regeln für Schwellenwerte und davon ab, ob das Verfahren eine maximale Beobachtung oder einen Mittelwert ausweist.

Eine Bewertung anhand einer Referenztafel reagiert besonders empfindlich auf die Auswahl des Gesichtsfelds. Wenn ein Prüfer gezielt nach dem schlechtesten Gesichtsfeld sucht und dieses meldet, kann ein örtlich begrenzter Einschlussstreifen das Ergebnis bestimmen. Werden die Gesichtsfelder hingegen systematisch ausgewählt und gemittelt, kann derselbe Stahl eine niedrigere numerische Bewertung erhalten, obwohl dasselbe lokale Merkmal vorhanden ist. Ohne Kenntnis der in der Werkstoffspezifikation geforderten Methode ist keines der beiden Ergebnisse automatisch „richtig“.

Die automatisierte Analyse ermöglicht die Erfassung von Länge, Breite, Flächenanteil, Äquivalentdurchmesser, Seitenverhältnis und Anzahldichte, beseitigt jedoch nicht das methodische Problem. Polierspuren, Ätzkontraste, Poren, Karbidpartikel und sich berührende Einschlüsse können falsch klassifiziert werden, sofern die Regeln für Bildaufnahme und Verifizierung nicht kontrolliert werden. Das vom DOE geförderte ASCAT-Projekt zeigte den Wert der computergesteuerten Rasterelektronenmikroskopie mit Röntgenanalyse für die Zuordnung der Größe und Zusammensetzung einzelner Einschlüsse zu ihrer Verteilung. Dabei handelt es sich um eine Charakterisierung und nicht lediglich um einen konventionellen Vergleich anhand von E45-Referenztafeln.

Morphologische Kategorien A, B, C und D

Die bekannten mikroskopischen Kategorien nach ASTM E45 sind morphologische Berichtsklassen. Sie beschreiben, wie ein Einschluss oder ein Einschlussstreifen im polierten Schliff erscheint.

A-Sulfid bezeichnet längliche, verformbare Einschlüsse, die üblicherweise mit Sulfidstreifen in Verbindung gebracht werden. Der ASTM-Zusatz weist den Typ A als Sulfid aus. In einem gewalzten Produkt zeigen diese Einschlüsse typischerweise eine Längsausdehnung parallel zur Verformungsrichtung.

B-Aluminiumoxid beschreibt kantige, häufig spröde wirkende Einschlüsse oder Ansammlungen, die in den Referenztafeln mit Aluminiumoxid in Verbindung gebracht werden. Sie können als einzelne Partikel, ausgerichtete Gruppen oder aufgebrochene Ansammlungen erscheinen; ihre Form kann die Verformung und Fragmentierung während der Bearbeitung widerspiegeln.

C-Silikat beschreibt längliche, verformbare Einschlüsse, die im Zusatz als Silikat bezeichnet werden. Wie A-Einschlüsse können auch C-Einschlüsse Streifen bilden; ihre Morphologie und ihre Position in der Referenztafel unterscheiden sie jedoch von der A-Reihe.

D-kugelförmiges Oxid umfasst im Allgemeinen abgerundete oder kugelförmige Oxideinschlüsse. Die ASTM-Referenztafeln weisen den Typ D als kugelförmiges Oxid aus; die Bewertungen beruhen auf Größe, Anzahl und Erscheinungsbild der Partikel im betrachteten Gesichtsfeld.

Diese Bezeichnungen dürfen nicht unkritisch als vollständige chemische Identifizierungen verstanden werden. „B-Aluminiumoxid“ ist beispielsweise eine ASTM-Referenzbezeichnung, die mit einer charakteristischen Morphologie und einer Referenztafelklasse verknüpft ist; sie beweist nicht, dass jedes Partikel dieser Klasse aus reinem Al₂O₃ besteht. Einschlüsse können gemischte Oxide, Sulfide, Silikate, Calciumaluminate, Spinellphasen, eingeschlossene Schlacke oder Reaktionsprodukte enthalten. Die Bestätigung der chemischen Zusammensetzung erfordert eine weitere Technik, üblicherweise Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (SEM/EDS). Auch bei SEM/EDS ist jedoch Sorgfalt erforderlich, da kleine Partikel durch die umgebende Stahlmatrix beeinflusst werden können.

Andere Normen verwenden andere Kategoriesysteme. JIS G 0555:2020 verwendet Typ A für Einschlüsse, die während der Bearbeitung durch viskose Verformung entstehen, Typ B für körnige und diskontinuierliche Einschlüsse sowie Typ C für unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne viskose Verformung. Diese Bezeichnungen Typ A, B und C sind nicht mit den Bezeichnungen A, B, C und D nach ASTM E45 austauschbar.

Dünne und starke Reihe im Referenzgesichtsfeld

Die ASTM-E45-Zusatztafeln bewerten A-Sulfid-, B-Aluminiumoxid-, C-Silikat- und D-kugelförmige-Oxid-Einschlüsse in einer dünnen und einer starken Reihe. „Dünn“ und „stark“ beschreiben die Menge und die visuelle Ausprägung der Einschlusspopulation, die durch das Referenzbild dargestellt wird; es handelt sich nicht um unterschiedliche chemische Typen.

Der Vergleich mit der Referenztafel erfolgt bei einer 100-fachen Vergrößerung über eine Probenfläche von ungefähr 0,50 mm². Dieses festgelegte Referenzgesichtsfeld verleiht der Tafelnumerierung eine definierte Maßstabsebene. Es bedeutet nicht, dass der gesamte Block, Stab, die gesamte Platte oder das gesamte Schmiedestück nur die in einem Gesichtsfeld sichtbaren Partikel enthält. Eine Bewertung ist eine Beobachtung aus beprobten Schliffen und Gesichtsfeldern; daher bleiben Entnahmestelle und Orientierung entscheidend. Längsschliffe können Streifen anders sichtbar machen als Querschliffe, während eine geringe Anzahl großer Partikel einer Untersuchung mit kleiner Fläche vollständig entgehen kann.

Diese Einschränkung erklärt, weshalb ein Ergebnis nach E45-Referenztafel ohne die maßgebliche Produktspezifikation nicht in eine universelle Bestanden-/Nicht-bestanden-Aussage umgewandelt werden sollte. Ein beispielsweise als D 1,0 bewerteter Stahl weist ein Ergebnis auf, das an die D-Kategorie, die dünne oder starke Reihe, die Vergrößerung, das Referenzgesichtsfeld, den untersuchten Schliff und das ausgewählte Bewertungsverfahren gebunden ist. Es handelt sich nicht um einen einzelnen Reinheitsprozentsatz, und das Ergebnis sagt für sich genommen nichts über die maximale Einschlussgröße außerhalb der untersuchten Gesichtsfelder aus.

Bei sehr reinen Wälzlagerstählen können herkömmliche Bewertungen nach ASTM oder JIS möglicherweise keine aussagekräftigen Unterschiede erkennen, da in den Tafelfeldern zu wenige Einschlüsse erscheinen. Eine Extremwertanalyse kann ein anderes Risiko erfassen: den wahrscheinlich größten Einschluss in einem beprobten Volumen. ASTM E2283-08(2019), die zusammen mit ASTM E45-25 unter dem ASTM-Unterkomitee E04.09 aufgeführt ist, behandelt die Extremwertanalyse nichtmetallischer Einschlüsse in Stahl. Eine japanische Studie berichtete, dass die als √area ausgedrückte maximale Einschlussgröße mit Extremwertstatistik bewertet werden kann. ISO 4967:2026 legt ebenfalls ein metallografisches Verfahren fest, das Referenztafeln oder eine Bildanalyse für gewalzte oder geschmiedete Stahlerzeugnisse mit einem Umformgrad von mindestens 3 verwendet.

Daher bleiben Bewertungen anhand von E45-Referenztafeln für standardisierte morphologiebasierte Vergleiche nützlich; sie sind jedoch keine chemischen Analysen, keine Messungen des Gesamtsauerstoffgehalts und keine Garantie gegen einen seltenen großen Einschluss. Jede dieser Methoden beantwortet eine engere Fragestellung.

ISO 4967 und DIN EN 10247: Der Rahmen für standardisierte Mikrofotografien

Anwendungsbereich von ISO 4967:2026 und Reduktionsverhältnis

ISO 4967:2026 definiert ein mikrografisches Verfahren zur Bewertung nichtmetallischer Einschlüsse in gewalzten oder geschmiedeten Stahlerzeugnissen mit einem Reduktionsverhältnis von mindestens 3. Diese Einschränkung ist kein nebensächliches Detail. Walzen und Schmieden verändern die Form und den Abstand eingeschlossener Partikel. Daher setzt das Verfahren voraus, dass das Erzeugnis ausreichend umgeformt wurde, um die Einschlussmorphologie zu erzeugen, auf die das Verfahren anwendbar ist. Ein gegossener Stahlquerschnitt oder ein Erzeugnis mit geringerer Verformung sollte unter dieser Norm nicht automatisch gleich interpretiert werden.

Das Verfahren untersucht einen präparierten und geätzten oder ungeätzten Schliff durch Vergleich mit standardisierten Referenzbildern oder durch Bildanalyse, sofern das Verfahren und das Berichtssystem dies unterstützen. Das Ergebnis ist daher eine Beschreibung dessen, was in ausgewählten mikroskopischen Gesichtsfeldern erscheint, und keine direkte chemische Analyse des Stahls. Nichtmetallische Einschlüsse sind unlösliche Partikel, die während der Stahlerzeugung oder des Gießens entstehen und während der Erstarrung zurückgehalten werden. Ihre Zusammensetzung, Größe, Anzahl, Morphologie, Verteilung und Lage können die Gebrauchseigenschaften beeinflussen; eine konventionelle Bewertung anhand von Vergleichsbildern erfasst jedoch nur einige dieser Variablen.

Die Reduktion verändert die Morphologie außerdem richtungsabhängig. Ein Mangansulfidpartikel kann zu einem länglichen Stringer werden, während ein harter Aluminiumoxid-Cluster zerbrechen, sich ausbreiten oder als kompakte Gruppe bestehen bleiben kann. Eine Bewertung an einem Längsschliff kann sich daher wesentlich von einer Bewertung an einem Querschliff unterscheiden. Die Probenahmerichtung, die Lage des Schliffs und die Anzahl der Gesichtsfelder müssen zusammen mit der Bewertung angegeben werden, damit ein anderes Labor sie korrekt interpretieren kann.

ISO 4967:2026 schafft keinen einheitlichen, universell gültigen Reinheitsgrad. Die Norm legt ein Verfahren und dessen Bedingungen fest. Ein berichtetes Ergebnis kann zwischen Einschlussklassen und Schweregraden unterscheiden; die Bedeutung dieses Ergebnisses hängt jedoch vom Erzeugnis, der Stahlsorte, der Prüfebene und der Annahmespezifikation ab. Der Gesamtsauerstoffgehalt kann auf die gesamte Menge sauerstoffhaltiger Einschlüsse hinweisen, aber weder die Partikelform bestimmen noch erkennen lassen, ob eine geringe Anzahl großer Einschlüsse vorhanden ist. Umgekehrt kann eine mikrografische Bewertung die Morphologie zeigen, ohne die chemische Identität jedes einzelnen Partikels nachzuweisen.

DIN EN 10247:2017 und Standardbilder

DIN EN 10247:2017 ist die deutsche Übernahme der Europäischen Norm EN 10247:2017 mit dem Titel Mikrografische Untersuchung nichtmetallischer Einschlüsse in Stählen anhand von Standardbildern. „DIN EN“ bedeutet, dass das Europäische Dokument in das deutsche Normensystem übernommen wurde; es handelt sich nicht lediglich um eine informelle deutsche Übersetzung eines unabhängigen nationalen Verfahrens. Der Rahmen mit Standardbildern steht in engem Zusammenhang mit dem internationalen mikrografischen Ansatz, der in ISO 4967 festgelegt ist.

Der Prüfer vergleicht die beobachteten Gesichtsfelder mit Referenzbildern, die das Erscheinungsbild und den Schweregrad von Einschlüssen darstellen. In der Praxis bedeutet dies, Merkmale wie Länge, Dicke, Winkligkeit, Kontinuität, Clusterbildung und die scheinbare Verformung zu beurteilen. Die Bildserien stellen eine gemeinsame visuelle Sprache bereit, machen aus dem Erscheinungsbild jedoch keine chemische Analyse. Ein dunkles, längliches Merkmal kann beispielsweise mit einem Sulfid-Stringer vereinbar sein, während eine kompakte, kantige Gruppe auf Aluminiumoxid hindeuten kann; eine Bestätigung würde jedoch ein Verfahren wie die Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenanalyse (SEM/EDS) erfordern.

Das bekannte System ASTM E45-25 veranschaulicht dieselbe Einschränkung aus einer anderen Normenfamilie. ASTM E45-25 stellt vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Berichterstattung des Einschlussgehalts in Knetstählen bereit. Die mikroskopischen Kategorien A, B, C und D beschreiben die Morphologie und identifizieren nicht unmittelbar die Zusammensetzung. Die Ergänzungstabellen zu ASTM E45 weisen die Typen A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-kugelförmiges Oxid aus; dabei werden dünne und schwere Reihen bei 100-facher Vergrößerung über einer Gesichtsfeldfläche von etwa 0,50 mm² bewertet. Diese Bezeichnungen und Tabellenwerte dürfen nicht auf DIN EN 10247:2017 oder ISO 4967 übertragen werden, als wären die Skalen austauschbar.

JIS G 0555:2020 zeigt, warum Bezeichnungssysteme sorgfältig behandelt werden müssen. Die Norm verwendet Typ A für Einschlüsse, die sich während der Umformung durch viskose Verformung bilden, Typ B für körnige und diskontinuierliche Einschlüsse sowie Typ C für unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne viskose Verformung. Ähnliche visuelle Merkmale können nach unterschiedlichen Normen unterschiedliche Bezeichnungen, Klassen oder Grenzwerte erhalten.

Vergleich mit Referenzbildern und Bildanalyse

Der Vergleich mit Standardbildern ist schnell, vertraut und für die Produktionskontrolle nützlich. Er enthält jedoch eine Beurteilung durch den Prüfer. Zwei Prüfer können unterschiedliche Gesichtsfelder auswählen, ein Grenzfeld verschiedenen Schweregradklassen zuordnen oder einen Cluster unterschiedlich interpretieren. Die Auswahl der Gesichtsfelder ist besonders wichtig, da Einschlüsse in einem Stab oder Knüppel nicht gleichmäßig verteilt sind. Eine kleine untersuchte Fläche kann ein seltenes großes Partikel vollständig verfehlen.

Die Bildanalyse ersetzt einen Teil der visuellen Beurteilung durch gemessene Größen wie Flächenanteil der Einschlüsse, äquivalenten Durchmesser, Länge, Breite, Seitenverhältnis und Anzahl pro Flächeneinheit. Sie beseitigt die Abhängigkeit vom Verfahren jedoch nicht. Die Probenpräparation bestimmt das Auftreten von Kratzern, Ausbrüchen, Kantenverrundungen und Oberflächenrelief. Die Vergrößerung legt die Größe des kleinsten erkennbaren Partikels fest. Beleuchtung, Fokus, Kamerakalibrierung und Regeln für die Auswahl der Gesichtsfelder beeinflussen die Segmentierung. Die Schwellenwertbildung kann benachbarte Partikel zusammenfassen, schwach ausgeprägte Einschlüsse verwerfen oder Schäden durch das Polieren als Einschlüsse klassifizieren. Die Konventionen für die Berichterstattung bestimmen anschließend, ob das Ergebnis als Anzahl, Flächenanteil, maximale Abmessung, Größenverteilung oder Klassenhäufigkeit ausgedrückt wird.

Daher sollten eine Bewertung anhand der Vergleichsbilder nach ISO 4967:2026 und ein Ergebnis der Bildanalyse nicht als austauschbare Messungen behandelt werden. Sie können denselben Stahl untersuchen und dennoch unterschiedliche Fragen beantworten. Die Bildanalyse kann zahlreiche Gesichtsfelder quantifizieren, während ein Vergleichsbildverfahren möglicherweise direkter an eine Einkaufs- oder Prozessspezifikation angepasst ist. SEM/EDS ergänzt die Zusammensetzung und Morphologie einzelner Partikel; ASTM E2283-08(2019) behandelt die Extremwertanalyse, wenn der größte Einschluss von Bedeutung ist. Eine durch Fachkollegen begutachtete JIS-Studie stellte fest, dass konventionelle Bewertungen nach ASTM und JIS sehr reine Wälzlagerstähle möglicherweise nicht voneinander unterscheiden können, während die maximale Einschlussgröße, ausgedrückt als √area, mithilfe von Extremwertstatistiken bewertet werden kann. Das richtige Ergebnis ist daher dasjenige, dessen Verfahren, Probe und Konventionen für die Berichterstattung zur jeweiligen Versagensfrage passen.

JIS G 0555 und SAE J422: Ähnliche Fragestellungen, unterschiedliche Klassifikationsgrenzen

JIS G 0555:2020 und SAE J422:201801 untersuchen beide nichtmetallische Einschlüsse in poliertem Stahl, definieren die Sauberkeit jedoch weder anhand identischer Kategorien noch nach derselben Berichtslogik. Jede Norm liefert eine methodenabhängige Beobachtung. Das Ergebnis hängt von der Lage der Probe, der Oberflächenvorbereitung, der Vergrößerung, dem untersuchten Gesichtsfeld, der Morphologie der Einschlüsse und den Regeln zur Zuordnung einer Klasse oder Menge ab. Eine „JIS-Sauberkeitsbewertung“ kann daher nicht ohne einen Vergleich der Normen selbst als direktes Äquivalent einer SAE- oder ASTM-Bewertung behandelt werden.

JIS Typ A, Typ B und Typ C

JIS G 0555:2020 klassifiziert Einschlüsse anhand ihres Erscheinungsbildes nach dem Umformen und anhand ihrer Verteilung in der Stahlmatrix. Die Klassifikation ist morphologisch und stellt keine direkte chemische Identifizierung dar.

Einschlüsse des Typs A entstehen durch eine viskose Verformung während des Umformens. In gewalztem oder geschmiedetem Stahl erscheinen sie häufig als längliche oder fadenförmige Partikel, die in Umformrichtung ausgerichtet sind. Mangan(II)-sulfid (MnS) ist ein häufiges Beispiel für einen Einschluss, der dieses Erscheinungsbild erzeugen kann, insbesondere in Stählen mit ausreichendem Schwefelgehalt und günstigem Warmumformverhalten. Die Klassifikation beschreibt jedoch das beobachtete Verformungsmuster; sie weist nicht nach, dass jede Anzeige des Typs A chemisch aus MnS besteht.

Einschlüsse des Typs B sind körnig und diskontinuierlich. Statt einen langen, durchgehenden Einschlussstrang zu bilden, erscheinen sie als voneinander getrennte Partikel oder als kurze Partikelgruppen. Aluminiumoxidreiche Desoxidationsprodukte können ein solches Erscheinungsbild hervorrufen; eine chemische Bestätigung erfordert jedoch ein Verfahren wie Rasterelektronenmikroskopie mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (SEM/EDS). Ansammlungen kleiner Partikel können auch dann von Bedeutung sein, wenn ihre Einzelabmessungen gering sind, da die Ansammlung als konzentriertes Defektfeld wirken kann.

Einschlüsse des Typs C sind unregelmäßig verteilt und zeigen keine viskose Verformung. Ihr zufälliges oder verstreutes Erscheinungsbild unterscheidet sie von der ausgerichteten Population des Typs A. Oxid- oder Silikatpartikel können in diese Kategorie fallen; auch hier basiert die Bezeichnung Typ C jedoch auf Morphologie und Verteilung und nicht auf einer chemischen Analyse.

Diese Unterscheidung ist wichtig, wenn die Form eines Einschlusses das Ermüdungs- oder Bruchverhalten bestimmt. Ein dünnes, längliches Sulfid und ein kompakter Oxidpartikel können ähnliche projizierte Flächen einnehmen, jedoch unterschiedliche Spannungskonzentrationen, Rissverläufe und Auswirkungen auf die Zerspanbarkeit verursachen. JIS G 0555 erfasst die durch ihr Verfahren festgelegte visuelle Klasse; die Norm führt Zusammensetzung, Größe, Lage und mechanische Wirkung nicht zu einer universellen Kennzahl für die Stahlreinheit zusammen.

Quantitative mikroskopische Untersuchung nach SAE J422

SAE J422:201801 behandelt die Fragestellung als quantitative mikroskopische Untersuchung zur Bestimmung der Stahlreinheit. Anstatt ein Referenzbild als vollständige Beschreibung des Werkstoffs zu betrachten, werden bei der Untersuchung Einschlussanzeigen innerhalb definierter mikroskopischer Beobachtungen gezählt und vermessen. Das berichtete Ergebnis ist daher an die Probenfläche, die Vergrößerung, die Messregeln und die unter diesen Bedingungen sichtbare Einschlusspopulation gebunden.

Dies stellt eine andere Abgrenzung dar als die bloße Zuordnung zu JIS Typ A, B oder C. Eine JIS-Klasse vermittelt in erster Linie Merkmale der Verformung und Verteilung. SAE J422 kann die beobachtete Einschlusspopulation quantifizieren; das numerische Ergebnis repräsentiert jedoch weiterhin nur die untersuchten Schnittflächen und die Nachweisgrenzen des Verfahrens. Eine geringe Anzahl großer Einschlüsse kann folgenreicher sein als eine große Anzahl feiner Partikel, während ein Durchschnittswert ein seltenes, schädliches Partikel mit maximaler Größe verbergen kann. Verfahren für Extremwerte behandeln diese gesonderte Fragestellung; ASTM E2283-08(2019) befasst sich unter dem ASTM-Unterausschuss E04.09 mit der Extremwertanalyse nichtmetallischer Einschlüsse in Stahl.

SAE J422:201801 nennt außerdem eine ausdrückliche Einschränkung des Anwendungsbereichs: Ihre Mikrofotografien sind „nicht für wiederschwefelte Sorten oder hochkohlenstoffhaltige Wälzlagerstähle bestimmt, die im Allgemeinen nach ASTM E45 klassifiziert werden.“ Dieser Satz verhindert eine häufige Fehlanwendung. Die Fotografien und die quantitative Untersuchung dürfen nicht so angewendet werden, als wären sie das maßgebliche Klassifikationssystem für diese Stahlgruppen.

Ausschlüsse für wiederschwefelte Stähle und Wälzlagerstähle

Wiederschwefelte Stahlsorten enthalten absichtlich erhöhte Schwefelgehalte, üblicherweise zur Verbesserung der Zerspanbarkeit. Ihre Mangan(II)-sulfid-Population kann sich hinsichtlich Menge, Formverhältnis und Verteilung erheblich von der Einschlusspopulation schwefelarmer, reiner Stähle unterscheiden. Ein Bewertungsverfahren, das auf der gewöhnlichen Einschlussmorphologie beruht, kann daher einen hohen scheinbaren Einschlussgehalt ausweisen, ohne zwischen gezielter Sulfidbeeinflussung und schädlicher Oxidverunreinigung zu unterscheiden.

Hochkohlenstoffhaltige Wälzlagerstähle stellen eine weitere Abgrenzung dar. Die Leistungsfähigkeit von Wälzlagern kann stark von seltenen, sehr großen Oxideinschlüssen abhängen und nicht nur von der durchschnittlichen Population im Gesichtsfeld. Herkömmliche Bildtafeln können sehr reine Wälzlagerstähle möglicherweise nicht unterscheiden, weil das Verfahren begrenzte Flächen untersucht und unterschiedliche Größenverteilungen zu ähnlichen ordinalen Bewertungen verdichtet. Eine begutachtete JIS-Studie berichtete über diese Einschränkung und erörterte die maximale Einschlussgröße anhand des Parameters Quadratwurzel aus der Fläche, √area, in Verbindung mit der Extremwertstatistik.

ASTM E45-25 selbst stellt vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Berichterstattung des Einschlussgehalts in Knetstählen bereit. Die zugehörigen Referenzbildtafeln identifizieren die Typen A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-kugelförmiges Oxid und verwenden bei 100× dünne und schwere Reihen über einem Gesichtsfeld von ungefähr 0,50 mm². Diese Bezeichnungen sind trotz der gleichen Buchstaben nicht mit JIS Typ A, Typ B und Typ C austauschbar.

Die praktische Regel ist einfach: Bewertungen dürfen nicht allein anhand des Buchstabens, der Zahl oder einer vermuteten Rangfolge der Stahlreinheit umgerechnet werden. Zuerst sind die Stahlsorte, die Einschlusspopulation, der Umformgrad, die Orientierung der Probe, die untersuchte Fläche, die Vergrößerung und die Ausschlussklauseln zu prüfen. Betrifft die Fragestellung die Chemie, ist SEM/EDS einzusetzen; betrifft sie den Gesamtsauerstoff, ist der Gesamtsauerstoff zu messen; betrifft sie das größte schädigende Partikel, ist ein geeignetes Extremwert- oder √area-Verfahren anzuwenden. Jedes Verfahren beantwortet eine andere Frage.

Disziplin bei Probenvorbereitung, Mikroskopie und Berichterstattung

Probenahmerichtung und metallografische Vorbereitung

Ein Ergebnis zur Einschlussbewertung beginnt mit der Probe, nicht mit dem Mikroskop. Im Probenahmeplan sollte angegeben werden, ob der Schnitt längs, quer oder durch eine andere festgelegte Ebene geführt wurde, da die Umformung sowohl die Form als auch den Abstand der Einschlüsse verändert. Ein gewalztes Sulfid kann auf einem Längsschnitt als langes Band erscheinen, auf einem Querschnitt dagegen als kurzer Partikel oder nahezu als Punkt. Beide Beobachtungen beschreiben dasselbe dreidimensionale Merkmal aus unterschiedlichen Richtungen.

Auch die Produktform ist von Bedeutung. ASTM E45-25 behandelt den Einschlussgehalt in Knetstahl und stellt vier makroskopische sowie fünf mikroskopische Verfahren zu dessen Bestimmung und Berichterstattung bereit. ISO 4967:2026 legt ein mikrographisches Verfahren für gewalzte oder geschmiedete Produkte mit einem Umformgrad von mindestens 3 fest. Ein Ergebnis, das an einem stark umgeformten Stab erzielt wurde, sollte nicht so dargestellt werden, als repräsentiere es ein Gussprodukt, pulvergeschmiedetes Material oder eine nicht näher bezeichnete Stahlform. Die Probenahmestelle – Oberfläche, Vierteldicke, Mitte oder eine andere angegebene Position – muss zusammen mit dem Ergebnis angegeben werden, da sich Einschlüsse in bestimmten Bereichen entmischen oder anreichern können.

Vor der Vorbereitung sollte die Schnittfläche im Verhältnis zur hauptsächlichen Umformrichtung identifiziert werden. Beim Schneiden können weiche Bestandteile verschmiert, Partikel herausgerissen oder Kratzer erzeugt werden, die länglichen Einschlüssen ähneln. Schleifen und Polieren sollten eine ebene, saubere Oberfläche erzeugen, bei der Kratzer und Verformungen für das ausgewählte Untersuchungsverfahren ausreichend entfernt wurden. Übermäßige Reliefbildung um harte Oxide kann die scheinbaren Abmessungen verfälschen; Beschädigungen durch das Polieren können Einschlüsse zerbrechen oder herauslösen; Rückstände von Tüchern, Schleifmitteln, Einbettmassen oder der Handhabung können mit Fremdstoffen verwechselt werden. Die Reinigung zwischen den Vorbereitungsschritten und der Schutz der fertigen Oberfläche sind daher Bestandteil der Messkontrolle, auch wenn eine Norm keine einheitliche Vorbereitungsfolge vorschreibt.

Auch beim Ätzen ist Zurückhaltung erforderlich. Wenn der Zweck eine Einschlussbewertung ist, sollte im Bericht angegeben werden, ob die Oberfläche im ungeätzten Zustand oder nach Verwendung eines bestimmten Ätzmittels untersucht wurde, da sich der Kontrast der Matrix und die scheinbare Begrenzung eines Einschlusses verändern können. Ein polierter Schnitt, der zwar technisch auswertbar, aber verunreinigt oder stark zerkratzt ist, wird durch eine höhere Mikroskopvergrößerung nicht gerettet. Die Qualität der Vorbereitung setzt die Grenze.

Zweidimensionale Gesichtsfelder und Einschlussmorphologie

Ein metallografisches Gesichtsfeld ist eine zweidimensionale Stichprobe einer dreidimensionalen Population. Es kann für sich allein weder das tatsächliche Volumen, die maximale Länge noch die räumliche Verteilung sämtlicher Einschlüsse im Produkt bestimmen. Daher beeinflusst die Auswahl der Gesichtsfelder das Ergebnis. Werden ausschließlich visuell saubere Bereiche untersucht, kann der Anteil verstreuter Einschlüsse unterschätzt werden; wird gezielt das verunreinigste Gesichtsfeld ausgewählt, kann die übliche Reinheit überschätzt werden, während möglicherweise eine gesonderte Frage zum ungünstigsten Bereich beantwortet wird. Das Verfahren, der Probenahmeplan und die Regel für die Gesichtsfeldauswahl sollten bestimmen, welche Vorgehensweise angemessen ist.[2][2] ASTM E45 Adjunct Reference Charts for Inclusion Rating. ASTM International. ASTM International adjunct, 2025.

Vergrößerung und Gesichtsfeldfläche sind nicht austauschbar. Die Referenztafeln des ASTM-E45-Zusatzes verwenden eine Vergrößerung von 100× und eine Probenfläche von ungefähr 0,50 mm². Sie weisen morphologische Kategorien der Tafel als A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-kugeliger Oxide aus und enthalten Bilder von Reihen mit dünnen und schweren Einschlüssen zur Bewertung. Diese Bezeichnungen beschreiben das Erscheinungsbild und die Morphologie unter den Bedingungen des Verfahrens; sie stellen keine direkten chemischen Analysen dar. Ein Einschluss, der wie ein Partikel des Typs B aussieht, ist nicht allein deshalb chemisch als Aluminiumoxid nachgewiesen, weil die Tafel diese Kategorie „B-Aluminiumoxid“ nennt.

Form, Kontinuität, Verformung und Verteilung enthalten metallurgische Informationen. JIS G 0555:2020 verwendet Typ A für Einschlüsse, die während der Umformung durch viskose Verformung entstehen, Typ B für körnige und diskontinuierliche Einschlüsse sowie Typ C für unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne viskose Verformung. Diese Kategorien dürfen nicht stillschweigend in ASTM-E45-Bewertungen A, B, C oder D umgewandelt werden. Die Bezeichnungen gehören zu unterschiedlichen Klassifizierungssystemen.

Der Vergleich mit Referenztafeln ist hilfreich, wenn Gesichtsfeldgröße, Vergrößerung, Probenausrichtung und Bewertungsverfahren mit der ausgewählten Norm übereinstimmen. Die Bildanalyse beantwortet eine andere Frage. Durch Schwellenwertverfahren können Flächenanteil, Partikelanzahl, Länge, Breite, Seitenverhältnis oder Größenverteilung über eine größere Fläche gemessen werden; das Ergebnis hängt jedoch von Beleuchtung, Fokus, Segmentierungsschwellen, Kalibrierung und den Regeln für sich berührende Partikel ab. Diese Entscheidungen sollten im Bericht erhalten bleiben. Die automatisierte Rasterelektronenmikroskopie mit Röntgenanalyse, wie sie im vom DOE geförderten ASCAT-Projekt entwickelt wurde, ergänzt Messungen der Größe und Verteilung einzelner Einschlüsse um deren Zusammensetzung. Der Gesamtsauerstoffgehalt liefert einen indikatorischen Wert für den Sauerstoffgehalt des Gesamtvolumens, jedoch keine Karte der Morphologie oder Lage von Einschlüssen. Die Extremwertanalyse, einschließlich des in begutachteten JIS-Arbeiten erörterten und in ASTM E2283-08(2019) behandelten √area-Ansatzes, zielt auf ungewöhnlich große Partikel und nicht auf ein durchschnittliches Tafelgesichtsfeld.

Angaben, die ein belastbarer Bericht enthalten sollte

Ein belastbarer Bericht nennt die Norm vollständig einschließlich Ausgabe oder Jahr, beispielsweise ASTM E45-25, ISO 4967:2026, DIN EN 10247:2017 oder JIS G 0555:2020. Er bezeichnet die Produktform und gegebenenfalls den Umformzustand; ISO 4967:2026 gilt für gewalzte oder geschmiedete Produkte mit einem Umformgrad von mindestens 3. Außerdem dokumentiert der Bericht die Identifikation der Schmelze oder Charge, die Probenahmestelle, die Schnittausrichtung im Verhältnis zum Walzen oder Schmieden sowie die Frage, ob die Oberfläche geätzt wurde.

Das Bewertungssystem muss eindeutig angegeben werden. Es ist festzuhalten, welche Kategorien verwendet wurden, beispielsweise ASTM E45 A, B, C und D mit Reihen für dünne oder schwere Einschlüsse oder JIS G 0555 Typ A, Typ B und Typ C. Anzugeben sind außerdem die Vergrößerung, das Tafel- oder Bildanalyseverfahren, die gegebenenfalls festgelegte Gesichtsfeldgröße, die Anzahl oder Fläche der untersuchten Gesichtsfelder sowie die Regel, nach der diese Gesichtsfelder ausgewählt wurden. Wenn mehrere Proben oder Ausrichtungen untersucht wurden, sollten sie getrennt berichtet werden, anstatt sie zu einer nicht erläuterten Zahl zusammenzufassen.

Die chemische Charakterisierung erfordert eine eigene Beschreibung. In einem Bericht, der SEM/EDS verwendet, sollte dieses Verfahren angegeben und erläutert werden, ob die Ergebnisse qualitativ oder quantitativ sind; bei einem Gesamtsauerstoffergebnis sollten das Analysenverfahren und die Grundlage der Probenbewertung genannt werden. Wurde eine Bildanalyse durchgeführt, sind Kalibrierung, Segmentierungskriterien, Definition der Partikelgröße, Behandlung sich berührender Partikel und die analysierte Fläche zu dokumentieren. Bei einem Ergebnis zur maximalen Einschlussgröße sollte angegeben werden, ob die Größe als Länge, äquivalenter Durchmesser oder √area berichtet wird und ob ein Extremwertverfahren angewendet wurde.

Ohne diese Angaben ist „sauberer Stahl“ ein unvollständiges Ergebnis. Die Zahl kann innerhalb eines Labors reproduzierbar sein, bleibt jedoch möglicherweise nicht mit einer Tafelbewertung, einem Gesamtsauerstoffwert oder einer nach einer anderen Norm ermittelten Schätzung der maximalen Partikelgröße vergleichbar.

Warum konventionelle Bewertungen den größten und seltensten Einschluss übersehen können

Eine Bewertung der Stahlreinheit ist keine unmittelbare Aussage darüber, dass eine Schmelze beispielsweise Einschlüsse der „Güteklasse 1“ enthält und daher eine bekannte maximale Fehlergröße aufweist. Sie ist das Ergebnis eines festgelegten Beobachtungsverfahrens, das auf eine definierte Probenfläche angewendet wird. Werden die Vergrößerung, die untersuchte Fläche, die Einschlussklasse, die Berichtregel oder die Probenahmestelle geändert, kann sich die angegebene Reinheit verändern, ohne dass sich der Stahl selbst verändert.

Dies ist bei Wälzlagerstählen besonders bedeutsam, da Ermüdungsschäden an einem einzelnen, ungewöhnlich großen Einschluss beginnen können und nicht an der durchschnittlichen Partikelpopulation. Nichtmetallische Einschlüsse sind unlösliche Partikel, die während der Stahlherstellung oder des Gießens entstehen und während der Erstarrung eingeschlossen werden. Ihre Zusammensetzung, Größe, Anzahl, Morphologie, Verteilung und Lage beeinflussen sämtlich ihre Wirkung. Der Gesamtsauerstoffgehalt kann die gesamte Oxidbelastung anzeigen, während eine automatisierte optische Analyse oder SEM/EDS einzelne Partikel beschreiben kann; keines dieser Ergebnisse ist mit einer Bewertung anhand eines Vergleichsbildes gleichzusetzen.

Durchschnittliches Erscheinungsbild gegenüber extremer Einschlussgröße

Konventionelle mikroskopische Bewertungen eignen sich gut zur Beschreibung des Erscheinungsbildes eines typischen untersuchten Gesichtsfeldes. Weniger gut beantworten sie eine andere Frage: Wie groß ist der größte Einschluss, der im gesamten Produktvolumen wahrscheinlich vorkommt?

ASTM E45-25 enthält vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Angabe des Einschlussgehalts in gewalztem Stahl. Die mikroskopischen Vergleichsbildtafeln unterscheiden die Typen A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-kugelförmiges Oxid. Bei einer 100-fachen Vergrößerung verwenden die Vergleichsbildtafeln Bilder der Reihen „dünn“ und „stark“ für eine Probenfläche von ungefähr 0,50 mm². Dieses Verfahren ermöglicht einen wiederholbaren Vergleich, begrenzt die Beobachtung jedoch zugleich auf eine kleine beprobte Fläche und auf die durch das Verfahren definierten visuellen Kategorien.

Die gleiche Einschränkung zeigt sich in JIS G 0555:2020, obwohl die Kategorien dort anders gegliedert sind. Typ A umfasst Einschlüsse, die während der Umformung durch viskose Verformung entstanden sind; Typ B umfasst körnige und diskontinuierliche Einschlüsse; und Typ C umfasst unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne viskose Verformung. Dabei handelt es sich um Klassen der Morphologie und Verteilung, nicht um vollständige chemische Identifizierungen. Eine Bewertung als Typ B beweist für sich genommen nicht, dass jedes Partikel aus Aluminiumoxid besteht, ebenso wenig wie eine ASTM-D-Bewertung durch eine chemische Analyse eine einzelne Oxidverbindung festlegt.

Herkömmliche Bewertungen nach ASTM und JIS können sehr reine Wälzlagerstähle, die sich hinsichtlich ihrer größten Einschlüsse unterscheiden, möglicherweise nicht differenzieren. Limited evidence

Die begutachtete Studie, in der JIS-Reinheitsbewertungen für sehr reine Wälzlagerstähle untersucht wurden, zeigte, warum diese Unterscheidung wichtig ist. Herkömmliche ASTM- und JIS-Ergebnisse konnten Stähle mit unterschiedlichen größten Einschlüssen möglicherweise nicht voneinander unterscheiden, selbst wenn beide bei routinemäßigen Bewertungsverfahren außerordentlich rein erschienen. Eine geringe durchschnittliche Anzahl oder ein günstiges Erscheinungsbild auf der Vergleichsbildtafel kann neben einem einzelnen seltenen Partikel mit weitreichenden Folgen bestehen. Wenn die untersuchten Gesichtsfelder dieses Partikel nicht enthalten, hält die Bewertung das gewöhnliche Erscheinungsbild fest, nicht den extremen Rand der Größenverteilung.

Dies ist ein Problem der Stichprobenahme und nicht notwendigerweise ein Mangel des Vergleichsbildverfahrens. Eine Bewertung anhand einer Vergleichsbildtafel fragt, wie viel Einschlussgehalt in einem vorgeschriebenen Gesichtsfeld und einer vorgeschriebenen Kategorie sichtbar ist. Sie verspricht keine Schätzung des größten Partikels in einem Lagerring, einem Stab oder einer großen Produktionsschmelze. Die Wahrscheinlichkeit, einen seltenen Einschluss zu finden, steigt mit der untersuchten Fläche und dem untersuchten Volumen. Eine Prüfung, bei der wenige Quadratmillimeter untersucht werden, kann nicht dieselben Informationen liefern wie eine Prüfung, die statistisch ein großes Stahlvolumen repräsentiert.

Das √area-Konzept

√area√area Die Quadratwurzel der projizierten zweidimensionalen Fläche eines Einschlusses auf einem polierten Schliff; sie wird bei der Analyse extremer Werte und ermüdungsempfindlicher Einschlüsse als praktischer Größenparameter verwendet.

Bei der Bewertung extremer Einschlüsse wird die maximale Einschlussgröße häufig als √area angegeben, also als Quadratwurzel der projizierten Fläche des Einschlusses. Wenn ein Einschluss eine polierte Querschnittsfläche $A$ einnimmt, lautet sein Größenparameter

$$\sqrt{\text{area}}=\sqrt{A}.$$

Wird $A$ in Quadratmikrometern gemessen, wird √area in Mikrometern angegeben. Ein annähernd kreisförmiger Einschluss mit einer projizierten Fläche von 400 µm² weist daher √area = 20 µm auf. Der Parameter besagt nicht, dass der Einschluss kugelförmig ist oder dass sein tatsächliches dreidimensionales Volumen gemessen wurde. Er ist ein praktischer zweidimensionaler Deskriptor des Fehlers, der im polierten Schliff sichtbar wird.

Dieses Maß wurde für die einschlusssensitive Ermüdungsanalyse wichtig, weil die Rissinitiierung von mehr als nur der Anzahl der Einschlüsse abhängt. Ein großes, hartes und schlecht angebundenes Oxid kann eine starke lokale Spannungskonzentration erzeugen, insbesondere in Oberflächennähe oder an einer Stelle, die hohen zyklischen Spannungen ausgesetzt ist. Form, Härte, elastischer Fehlanpassung, Zustand der umgebenden Matrix und Position bleiben ebenfalls wichtig. √area ersetzt diese Variablen nicht, sondern liefert eine einheitliche Größenvariable für den Vergleich ungewöhnlich großer beobachteter Partikel.

Die JIS-Studie zu Wälzlagerstahl verwendete die maximale √area als Extremwertvariable, anstatt sie als weiteren durchschnittlichen Reinheitsindex zu behandeln. Dieser Wechsel der Fragestellung ist entscheidend. Anstatt zu fragen, wie viele Einschlüsse in einem gewöhnlichen Gesichtsfeld vorkommen, fragt der Analytiker, wie sich die größten beobachteten Werte bei zunehmender untersuchter Fläche verhalten und welche maximale Größe bei einem festgelegten Risikoniveau zu erwarten ist.

Ein Stahl kann daher insgesamt wenige Einschlüsse aufweisen und dennoch Aufmerksamkeit erfordern, weil sein größter √area-Wert hoch ist. Umgekehrt kann ein Stahl mit mehr kleinen Sulfiden bei einer routinemäßigen Zählung eine ungünstigere Bewertung erhalten und dennoch ein geringeres Ermüdungsrisiko aufweisen als ein Stahl mit einem einzigen großen Calciumaluminat- oder Aluminiumoxidcluster. Die Chemie bleibt relevant: SEM/EDS kann Aluminiumoxid, Calciumaluminate, Silikate, Sulfide und komplexe Oxideinschlüsse unterscheiden, die eine optische Vergleichsbildtafel lediglich nach ihrem Erscheinungsbild gruppiert.

ASTM E2283 und die Extremwertanalyse

ASTM E2283-08(2019) behandelt die Extremwertanalyse nichtmetallischer Einschlüsse in Stahl. Die Norm fällt in den Zuständigkeitsbereich des ASTM-Unterausschusses E04.09, der auch ASTM E45-25 abdeckt. Die beiden Normen gehören daher zum gleichen technischen ASTM-Bereich, beantworten jedoch unterschiedliche Messfragen. ASTM E45 stellt etablierte Verfahren zur Bestimmung und Angabe des Einschlussgehalts bereit; ASTM E2283 behandelt die statistische Auswertung seltener, großer Einschlüsse.

Die Extremwertanalyse macht ein nicht beobachtetes Partikel nicht auf magische Weise sichtbar. Sie schätzt die Verteilung von Maximalwerten anhand gemessener Beobachtungen. Daher hängt das Ergebnis von der Probenpräparation, der untersuchten Fläche, dem Probenahmeplan, der Nachweisgrenze sowie davon ab, ob die Beobachtungen unabhängig und repräsentativ sind. Ein polierter Längsschliff kann längliche Einschlüsse anders zeigen als ein Querschliff. Oberflächennahe Partikel können schädlicher sein als tief im Schliff liegende Partikel, während ein großer Cluster je nach Regel der Bildanalyse als ein Merkmal oder als mehrere gezählt werden kann.

Aus diesem Grund sind √area und ASTM E2283 kein Ersatz für jede Reinheitsmessung. Bewertungen anhand von Vergleichsbildtafeln bleiben für routinemäßige morphologische Vergleiche nützlich. Eine automatisierte Bildanalyse kann Anzahl, Länge, Fläche und Verteilung quantifizieren. SEM/EDS kann die Zusammensetzung bestimmen. Eine Gesamtsauerstoffanalyse kann den Sauerstoffgehalt des Volumens verfolgen. ASTM E2283 ergänzt diese Verfahren um eine Möglichkeit, die Bedeutung der größten und seltensten Beobachtungen zu schätzen.

Die praktische Frage sollte vor der Prüfung festgelegt werden: Geht es darum, den durchschnittlichen Einschlussgehalt zu vergleichen, die Einschlusschemie zu bestimmen, einen Produktionstrend zu überprüfen oder den für die Ermüdung relevanten maximalen Fehler zu schätzen? Eine konventionelle Bewertung kann die erste Frage gut und die letzte schlecht beantworten. Sauber erscheinende Gesichtsfelder liefern Informationen über diese Gesichtsfelder. Sie sind kein Beweis dafür, dass der größte Einschluss im Stahl klein ist.

Automatisierte Einschlussanalyse: Bildanalyse, SEM und Röntgencharakterisierung

Computergestütztes Scannen und Klassifizieren

Die computergestützte Einschlussanalyse wandelt einen polierten Stahlschliff in ein vermessenes Bild und nicht lediglich in einen visuellen Eindruck um. Eine Kamera oder ein Mikroskop scannt eine festgelegte Fläche, trennt Partikel anhand des Kontrasts von der Stahlmatrix und erfasst für jedes erkannte Merkmal Länge, Breite, Fläche, Seitenverhältnis, Orientierung und Position. Die Software kann die Partikel anschließend anhand ihrer Form oder nach Regeln klassifizieren, die aus einer Referenznorm abgeleitet wurden. Dies ist eine besser reproduzierbare Methode zur Erfassung von Messwerten, als eine Bedienperson ein Bildfeld mit einer gedruckten Vergleichstafel vergleichen zu lassen – insbesondere dann, wenn Einschlüsse zahlreich, klein oder weit verteilt sind.

Die Automatisierung erzeugt keine universelle Reinheitszahl. ASTM E45-25 enthält vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Angabe des Einschlussgehalts in Knetstahl, und diese Verfahren beantworten unterschiedliche Fragen. Die mikroskopischen Vergleichstafeln verwenden die Kategorien A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-globuläres Oxid; dabei werden die Reihen „dünn“ und „stark“ bei 100× über einem Prüffeld von etwa 0,50 mm² bewertet. Diese Bezeichnungen sind in erster Linie morphologische Berichtsklassen und keine direkten chemischen Identifizierungen. Ein als Einschluss vom Typ B bewertetes Partikel weist eine Form und Anordnung auf, die mit dieser Klasse übereinstimmen; die Bewertung beweist nicht, dass jedes Partikel chemisch reines Aluminiumoxid ist.

Die Bildanalyse kann solche tafelbasierten Messungen reproduzieren, aber auch Größen angeben, die eine Vergleichstafel verbirgt. Sie kann Tausende von Partikeln zählen, die Größenverteilung berechnen, ihre Positionen über einen Schliff hinweg kartieren und langgestreckte Sulfidzeilen von annähernd globulären Oxiden unterscheiden. ISO 4967:2026 gestattet für gewalzte oder geschmiedete Stahlerzeugnisse mit einem Umformgrad von mindestens 3 die Verwendung genormter Vergleichstafeln oder der Bildanalyse. DIN EN 10247:2017 legt eine verwandte europäische mikrografische Untersuchung unter Verwendung von Standardbildern fest, während JIS G 0555:2020 Typ A, Typ B und Typ C anhand von Verformung, Kontinuität und Verteilung und nicht anhand der chemischen Zusammensetzung zuordnet.

Das Ergebnis hängt weiterhin von den Entscheidungen bei der Bildverarbeitung ab. Ein Schwellenwert, der einen schwachen Oxidhalo erfasst, kann auch Polierspuren einschließen. Ein zu hoch eingestellter Schwellenwert kann kleine Einschlüsse verwerfen. Vergrößerung, Beleuchtung, Ätzung, Fokussierung, Segmentierungsregeln, Mindestpartikelfläche und der Umgang mit sich berührenden Partikeln verändern sämtlich die angegebene Population. Eine Kalibrierung anhand eines Objektmikrometers und von Kontrollproben ist erforderlich; die Übereinstimmung zwischen zwei Softwarepaketen beweist nicht, dass eines von ihnen jeden Einschluss identifiziert hat.

SEM mit Röntgenanalyse

Die Rasterelektronenmikroskopie ergänzt die durch die optische Bildgebung gewonnene Geometrie um chemische Empfindlichkeit. Im Rückstreuelektronenmodus erscheinen Phasen mit höherer mittlerer Ordnungszahl im Allgemeinen heller als Stahl, während die Sekundärelektronenbildgebung die Oberflächenform hervorhebt. Ein energiedispersiver Röntgendetektor kann anschließend charakteristische Röntgenstrahlung eines ausgewählten Partikels erfassen. Das entstehende Spektrum kann auf Mangan und Schwefel in einem Mangansulfid, auf Aluminium und Sauerstoff in einem aluminiumoxidreichen Partikel, auf Calcium und Sauerstoff in einem Calciumaluminat oder auf Titan und Stickstoff in einem Titannitrid hinweisen. Die Analyse kann außerdem gemischte oder geschichtete Partikel sichtbar machen, die in einem optischen Mikrofoto ähnlich aussehen.

Das vom DOE geförderte ASCAT-Projekt ist ein namentlich genanntes Beispiel für diesen Ansatz. ASCAT entwickelte ein computergesteuertes Rasterelektronenmikroskopiesystem mit Röntgenanalyse, um einzelne Einschlüsse zu charakterisieren und ihre Größe, Zusammensetzung und Verteilung mit der gesamten Stahlreinheit in Beziehung zu setzen. Diese Unterscheidung ist von Bedeutung. Eine ausschließlich morphologische Bewertung erfasst, wie ein Einschluss nach der Umformung und dem Polieren aussieht; eine Charakterisierung nach dem ASCAT-Prinzip fragt, welche Bestandteile jedes Partikel enthält, wie groß es ist und wo Partikel dieser chemischen Zusammensetzung auftreten.

SEM/EDS ist keine perfekte chemische Analyse. Das Wechselwirkungsvolumen kann sich unterhalb eines kleinen Einschlusses in die Stahlmatrix hinein erstrecken, sodass eine Analyse eines nur wenige Mikrometer großen Partikels Eisen aus dem umgebenden Material enthalten kann. Oberflächenverunreinigungen, Rauheit, Detektorgeometrie, Beschleunigungsspannung, Auswahl der Standards und Matrixkorrekturen beeinflussen die quantitativen Ergebnisse. Leichte Elemente können möglicherweise nur schwer genau gemessen werden, und ein EDS-Spektrum stützt häufig eher eine Zusammensetzungsklasse als eine präzise stöchiometrische Formel. Die Bestätigung von Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff kann geeignete Standards oder ergänzende Verfahren wie die wellenlängendispersive Spektroskopie erfordern.

Die Gesamt-Sauerstoffanalyse misst eine völlig andere Größe. Sie schätzt den gesamten in einer Stahlprobe enthaltenen Sauerstoff, einschließlich des Sauerstoffs in Oxideinschlüssen und – abhängig vom Verfahren und vom Zustand der Probe – gelösten Sauerstoffs oder anderer sauerstoffhaltiger Beiträge. Sie identifiziert nicht jeden einzelnen Einschluss, bestimmt nicht dessen Morphologie, lokalisiert ihn nicht über den Schliff hinweg und zeigt nicht, ob der Sauerstoff in einigen wenigen großen Aluminiumoxidclustern konzentriert ist. Umgekehrt kann ein automatisierter Bildscan Einschlüsse unterhalb seiner Nachweisgrenze übersehen und dennoch die sichtbare Population detailliert beschreiben. Gesamt-Sauerstoff und Einschlussbildgebung ergänzen sich daher, anstatt einander zu ersetzen.

Zuordnung einzelner Einschlüsse zu einer Stahlpopulation

Ein vermessenes Partikel ist nicht automatisch repräsentativ für die Schmelze, den Strang, den Block oder den Fertigstab. Einschlüsse entmischen sich während der Erstarrung, richten sich während des Walzens aus und können sich in der Mittellinie, im Vierteldickenbereich, nahe der Oberfläche oder auf einer bestimmten Probenahmeebene häufen. Der Ort kann das Bruchrisiko bestimmen, selbst wenn die durchschnittliche Anzahl gering ist. ASTM B796 weist für Eisenpulver, die für das Pulverschmieden bestimmt sind, auf denselben Sachverhalt hin: Zusammensetzung, Größe, Verteilung und Lage der Einschlüsse beeinflussen Werkstoffe mit nahezu voller Dichte maßgeblich.

Eine solide automatisierte Untersuchung legt den Probenahmeplan vor Beginn des Scannens fest. Sie gibt Produktausrichtung, Lage des Schliffs, polierte Fläche, Vergrößerung, Nachweisgrenze, Anzahl der Bildfelder sowie die Frage an, ob Partikel berücksichtigt werden, die eine Kante schneiden. Außerdem erfasst sie die vollständige Verteilung und nicht nur einen Mittelwert. Ein Stahl mit zahlreichen kleinen Einschlüssen kann sich anders verhalten als ein Stahl mit wenigen großen Partikeln und derselben gesamten Einschlussfläche.

Extremwertverfahren berücksichtigen diesen Unterschied. Der ASTM-Unterausschuss E04.09 führt neben ASTM E45-25 auch ASTM E2283-08(2019) auf, das sich mit der Extremwertanalyse nichtmetallischer Einschlüsse in Stahl befasst. Eine begutachtete JIS-Studie berichtete, dass herkömmliche ASTM- und JIS-Bewertungen möglicherweise nicht zwischen sehr reinen Wälzlagerstählen unterscheiden können, bei denen der größte Einschluss wichtiger sein kann als der Durchschnittswert eines Bildfeldes. Die maximale Einschlussgröße, ausgedrückt als √area, kann mit Extremwertstatistiken bewertet werden. Dadurch werden beobachtete Partikel mit einem geschätzten oberen Verteilungsbereich verknüpft, anstatt vorzugeben, dass ein begrenzter Scan den größtmöglichen Fehler gefunden habe.

Die Automatisierung verbessert die Konsistenz und das Datenvolumen. Sie beseitigt jedoch weder den Stichprobenfehler, die Wahl der Schwellenwerte und die Kalibrierungsanforderungen noch die Notwendigkeit, zu interpretieren, was eine angegebene Population für das Produkt und seinen Versagensmechanismus bedeutet. Das nützliche Ergebnis ist daher keine einzelne „Reinheitsklasse“, sondern eine dokumentierte Messung spezifizierter Partikel nach einem festgelegten Verfahren.

Von Sauberkeitsdaten zur technischen Interpretation

Ein Sauberkeitsergebnis ist keine universelle Gütebewertung, die einer Stahlschmelze zugewiesen wird. Es handelt sich um eine Beobachtung, die durch eine definierte Probe, ein festgelegtes Präparationsverfahren, eine untersuchte Fläche, eine Vergrößerung, ein Klassifizierungssystem und eine Berichtsregel erzeugt wird. ASTM E45-25 stellt beispielsweise vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Berichterstattung des Einschlussgehalts in Knetstählen bereit. Diese Verfahren beantworten nicht exakt dieselbe Frage. Eine Bewertung anhand einer Vergleichstafel kann das schwerste unter einer vorgeschriebenen Vergleichsmethode beobachtete Feld beschreiben, während eine automatisierte Bildanalyse deutlich mehr Partikel messen sowie deren Abmessungen und räumliche Häufigkeit angeben kann.

Die technische Interpretation muss daher die gemessene Population mit dem Versagensmechanismus verknüpfen. Ein Stahl mit weniger Einschlüssen ist nicht automatisch für jede Anwendung sicherer, wenn seine verbleibenden Partikel größer, kantiger, spröder oder in einem kritischen Bereich konzentriert sind. Umgekehrt kann eine größere Anzahl kleiner, abgerundeter Einschlüsse eine andere Wirkung haben als eine geringere Anzahl länglicher Aluminiumoxid-Cluster. Eine einzige Zahl kann all diese Informationen nicht bewahren.

Zusammensetzung, Größe, Verteilung und Lage als getrennte Variablen

Die Einschlusszusammensetzung bestimmt Eigenschaften wie Härte, Bruchwiderstand, Verformbarkeit und Grenzflächenhaftung an der Stahlmatrix. Mangansulfid kann sich während des Walzens verformen und gemäß JIS G 0555:2020 eine längliche Population des Typs A bilden. Aluminiumoxidpartikel sind im Allgemeinen hart und kantig; Silikate können sich während der Umformung verformen oder zerbrechen; globulare Oxide zeigen ein anderes Formverhalten. Die Vergleichstafelklassen A, B, C und D nach ASTM E45 sind morphologische Berichtsklassen und keine direkten chemischen Analysen. Die Referenztafeln unterscheiden die Typen A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-globulares Oxid; die Reihen für dünne und schwere Einschlüsse werden bei 100× über einem Feld von ungefähr 0,50 mm² bewertet.

Die Größe ist von Bedeutung, weil die Spannungskonzentration zunimmt, wenn ein Einschluss im Verhältnis zur umgebenden Mikrostruktur und zum belasteten Querschnitt größer wird. Das größte Partikel kann das Ermüdungsverhalten bestimmen, selbst wenn das durchschnittliche Feld sauber erscheint. Ein mittlerer Durchmesser oder eine mittlere Einschlusszahl unterdrückt den Ausläufer der Größenverteilung – den kleinen Anteil, der den kritischen Defekt enthält. ASTM E2283-08(2019) befasst sich aus diesem Grund unter dem ASTM-Unterausschuss E04.09 mit der Extremwertanalyse. Bei Wälzlagerstählen wird die maximale Einschlussgröße häufig als √area angegeben, also als Quadratwurzel aus der projizierten Fläche des Einschlusses, und statistisch bewertet, anstatt sie aus einem gewöhnlichen Durchschnittsfeld abzuleiten.

Auch die Verteilung ist eine eigenständige Variable. Partikel können gleichmäßig verteilt, in Walzbändern ausgerichtet, in Clustern gruppiert oder in der Nähe einer Seigerungszone konzentriert sein. Zwei Schmelzen mit derselben gesamten Einschlussfläche können unterschiedliche Risiken für die Rissinitiierung aufweisen, wenn die eine isolierte Partikel und die andere Stringer oder Cluster enthält. JIS G 0555:2020 unterscheidet Einschlüsse des Typs A, die durch viskose Verformung während der Umformung entstehen, körnige und diskontinuierliche Einschlüsse des Typs B sowie unregelmäßig verteilte Einschlüsse des Typs C ohne viskose Verformung. Diese Unterscheidungen beschreiben das räumliche und das Verformungsverhalten und nicht lediglich die Partikelmenge.

Die Lage bestimmt, ob ein Partikel einem schädigenden Spannungsfeld ausgesetzt ist. Ein Einschluss in der Nähe des Bereichs maximaler Schubspannung, einer Laufbahnkontaktzone, einer bearbeiteten Oberfläche oder eines schweißbeeinflussten Bereichs kann wichtiger sein als ein gleich großer Partikel tief im Inneren eines nur gering belasteten Volumens. Die Probenahmestelle muss daher die Produktgeometrie und die Prozessrichtung repräsentieren. Der Gesamtsauerstoffgehalt kann die gesamte Oxidbelastung anzeigen, identifiziert jedoch weder das größte Partikel noch dessen Lage oder die Frage, ob es sich um einen Aluminiumoxid-Cluster oder ein abgerundetes Oxid handelt. SEM/EDS, eine automatisierte Einschlussanalyse und eine metallografische Untersuchung liefern unterschiedliche Teile dieser Antwort.

Wälzlagerstahl und ermüdungsempfindliche Anwendungen

Wälzlagerstahl veranschaulicht, warum die Sauberkeit nicht auf eine einzige Rangfolge reduziert werden kann. Die Wälzkontaktermüdung setzt ein kleines Volumen unterhalb der Oberfläche wiederholt hohen zyklischen Schub- und Druckspannungen aus. Ein harter, kantiger Einschluss oder ein Cluster kann einen Riss initiieren, während sich ein weicherer Einschluss verformen und ein anderes Spannungsfeld erzeugen kann. Der relevante Vergleich lautet nicht lediglich: „Schmelze A enthält weniger Einschlüsse als Schmelze B.“ Entscheidend ist vielmehr, ob beide Schmelzen eine vergleichbare Chemie, einen vergleichbaren maximalen √area-Wert, eine vergleichbare Clusterhäufigkeit und Orientierung sowie eine vergleichbare Probenahmesicherheit im hochbeanspruchten Material aufweisen.

Herkömmliche Bewertungen nach ASTM E45 und JIS können sehr saubere Wälzlagerstähle nicht ausreichend unterscheiden, weil die Vergleichstafelklassen und die untersuchten Felder möglicherweise das seltene Extrempartikel nicht erfassen, das die Lebensdauer bestimmt. Die begutachtete JIS-Studie zur Sauberkeit von Wälzlagerstahl berücksichtigte daher die maximale Einschlussgröße mithilfe der Extremwertstatistik. Dieser Ansatz schätzt ausgehend von einer gemessenen Population den wahrscheinlich größten Einschluss in einem bestimmten Volumen; er erweckt nicht den Anschein, dass ein kleiner polierter Querschnitt jeden möglichen Defekt erfasst hat.

Aussagen zur Anwendung müssen bedingt formuliert werden. Wenn Versagen an großen Oxidpartikeln entsteht, können die Extremwertbestimmung der Größe und die Charakterisierung mittels SEM/EDS informativer sein als der Gesamtsauerstoffgehalt. Wenn längliche Sulfide die anisotrope Duktilität oder Zerspanbarkeit bestimmen, verdienen Orientierung und Verformungsklasse größeres Gewicht. Wenn oberflächeninitiierte Ermüdung vorherrscht, sind oberflächennahe Probenahmen und eine lagebezogene Prüfung unerlässlich. Das Verfahren sollte dem vermuteten Mechanismus folgen.

Auswirkungen auf das Pulverschmieden gemäß ASTM B796

ASTM B796 befasst sich mit nichtmetallischen Einschlüssen in Eisenpulvern, die für das Pulverschmieden vorgesehen sind und bei denen Verdichten, Sintern und Schmieden ein Material mit nahezu voller Dichte erzeugen. Die zentrale technische Aussage ist unmittelbar: Zusammensetzung, Größe, Verteilung und Lage der Einschlüsse beeinflussen das entstehende Material stark. Ein Einschluss in einem Pulver ist nicht automatisch einem Einschluss in Guss- oder Knetstahl gleichzusetzen. Er kann innerhalb eines einzelnen Pulverpartikels, an einer Partikelgrenze oder in einem Bereich auftreten, der während des Sinterns und Schmiedens verändert wurde.

Die Zusammensetzung beeinflusst, ob sich das Partikel während der Verdichtung verformt, zerbricht, reagiert oder als spröde Diskontinuität bestehen bleibt. Die Größe beeinflusst die verbleibende Größe von Poren oder Rissen nach dem Schmieden. Die Verteilung beeinflusst, ob Defekte isoliert bleiben oder zu einer schädigenden Kette verbunden sind, während die Lage die Nähe zu Restporosität, ehemaligen Partikelgrenzen sowie zum Zug- oder Ermüdungsspannungsfeld des fertigen Bauteils bestimmt. Eine nahezu vollständige Dichte verringert die Porosität, beseitigt jedoch kein großes feuerfestes Oxid und keinen konzentrierten Einschlusscluster.

ASTM B796 sollte daher als Warnung davor verstanden werden, eine Bewertung anhand einer Vergleichstafel für Knetstahl unmittelbar auf pulverbeschaffenes Material zu übertragen. Die gemessene Population im Pulver und die Prozessgeschichte des fertigen Bauteils müssen miteinander verknüpft werden. Eine geeignete Bewertung kann die metallografische Untersuchung mit Bildanalyse und chemischer Identifizierung kombinieren und anschließend prüfen, ob die festgestellten Einschlüsse mit Bruchursprüngen oder Ermüdungsschäden zusammenfallen. Das Ergebnis ist eine technische Interpretation und keine universelle Sauberkeitsbewertung.

Wie Ergebnisse über verschiedene Normen hinweg verglichen werden können, ohne falsche Gleichsetzungen zu erzeugen

Eine Reinheitsbewertung ist eine Beobachtung, die durch eine definierte Prüfung gewonnen wird, und keine universelle Werkstoffklasse. Zwei Labore können Stahl aus derselben Schmelze untersuchen und unterschiedliche Ergebnisse melden, ohne dass eines der Ergebnisse falsch sein muss. Der Unterschied kann aus der verwendeten Diagrammreihe, der Probenebene, dem untersuchten Bereich, der Vergrößerung, den Definitionen für Einschlüsse oder der Behandlung eines großen, aber seltenen Partikels entstehen.

ASTM E45-25 veranschaulicht diesen Punkt. Die Norm enthält vier makroskopische und fünf mikroskopische Verfahren zur Bestimmung und Angabe des Einschlussgehalts in Knetstahl (ASTM International, 2025). Ihr mikroskopisches Diagrammverfahren ordnet morphologische Kategorien – A, B, C und D – den Erscheinungsformen von Sulfid, Aluminiumoxid, Silikat und kugelförmigem Oxid zu. Diese Buchstaben sind keine direkten chemischen Identifikationen. Eine Bewertung mit „A“ beweist nicht, dass jedes Partikel aus Mangansulfid besteht, ebenso wenig wie eine Bewertung mit „D“ ohne analytische Bestätigung eine bestimmte Oxidchemie festlegt.

Fragen, die vor dem Vergleich von Bewertungen gestellt werden sollten

Bevor zwei gemeldete Zahlen in dieselbe Tabelle aufgenommen werden, sollten die folgenden Angaben erfasst werden:

• Norm und Ausgabe: Wurde das Ergebnis nach ASTM E45-25, ISO 4967:2026, DIN EN 10247:2017, JIS G 0555:2020, SAE J422:201801 oder einem anderen Dokument ermittelt? Änderungen der Ausgabe können Definitionen und Verfahren verändern.
• Produktform und Umformgeschichte: Wurde das Material gewalzt, geschmiedet, als Stab oder Blech hergestellt, pulvergeschmiedet oder gegossen? ISO 4967:2026 gilt für gewalzte oder geschmiedete Produkte mit einem Umformgrad von mindestens 3. Ein Gussprodukt oder ein nur geringfügig bearbeitetes Produkt sollte nicht so behandelt werden, als erfülle es diese Grundlage für die Probenahme.
• Ausrichtung der Probe: War der Schnitt längs, quer oder durch die Dicke geführt? Die Umformung streckt viele Einschlüsse, sodass derselbe Stahl auf unterschiedlichen Ebenen unterschiedliche Längen und Verteilungen zeigen kann.
• Vergrößerung und Bildfeld: Die Referenzdiagramme von ASTM E45 verwenden eine 100-fache Vergrößerung und eine Probenbildfläche von ungefähr 0,50 mm². Ein Ergebnis, das auf einer anderen Vergrößerung oder einem anderen untersuchten Bereich beruht, ist nicht automatisch gleichwertig.
• Bewertungsreihe: Waren sowohl Fein- als auch Grobreihen verfügbar, oder wurde nur eine Reihe angegeben? Eine Beobachtung aus der Grobreihe repräsentiert eine andere Populationsschwelle als eine Beobachtung aus der Feinreihe.
• Definitionen der Kategorien: ASTM E45 verwendet Diagrammtypen für A-Sulfid, B-Aluminiumoxid, C-Silikat und D-kugelförmiges Oxid. JIS G 0555:2020 definiert Typ A dagegen als Einschlüsse, die durch viskose Verformung während der Bearbeitung entstehen, Typ B als körnige und diskontinuierliche Einschlüsse und Typ C als unregelmäßig verteilte Einschlüsse ohne viskose Verformung. Die gemeinsamen Buchstaben haben nicht automatisch gemeinsame Bedeutungen.
• Einstellungen der Bildanalyse: Bei automatisierten Verfahren sollten Schwellenwertbildung, Segmentierungsregeln, minimal nachweisbare Größe, Definition des Äquivalentdurchmessers oder der Fläche, Behandlung sich berührender Partikel sowie der Ausschluss von Poren oder Kratzern dokumentiert werden.
• Messung der Chemie: Wurde die Zusammensetzung der Einschlüsse mittels SEM/EDS gemessen, oder beruhte das Ergebnis ausschließlich auf der Morphologie im Auflicht? Der Gesamtsauerstoffgehalt ist ein Indikator für den Gesamtbestand und keine Zählung oder Identifikation einzelner Einschlüsse.

Auch der Ort ist von Bedeutung. Eine verteilte Population kleiner Oxide und ein Einschlusscluster in der Nähe einer ermüdungskritischen Oberfläche können unterschiedliche technische Folgen haben, selbst wenn ihre durchschnittliche Anzahl ähnlich ist. ASTM B796:2020 weist für Eisenpulver, die zum Pulverschmieden bestimmt sind, auf denselben allgemeinen Zusammenhang hin und nennt Zusammensetzung, Größe, Verteilung und Lage als wichtige Einflussgrößen auf einen Werkstoff mit nahezu voller Dichte.

Wann Diagrammbewertungen nicht numerisch übertragbar sind

ASTM E45, ISO 4967, DIN EN 10247, JIS G 0555 und SAE J422 sollten als definierte Verfahren und nicht als Umrechnungstabellen behandelt werden. ISO 4967:2026 legt ein mikrografisches Verfahren fest, das Referenzdiagramme oder Bildanalyse verwendet; DIN EN 10247:2017 ist die deutsche und europäische Norm für die mikrografische Untersuchung anhand von Standardbildern. Ihr Verhältnis zueinander bedeutet nicht, dass eine ISO-Bewertung von 1,0 durch eine arithmetische Umrechnung in eine DIN-, ASTM- oder JIS-Bewertung überführt werden kann.

SAE J422:201801 definiert ein mikroskopisches Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Reinheit, doch seine Mikroaufnahmen sind nicht für reschwefelte Güten oder kohlenstoffreiche Wälzlagerstähle vorgesehen, die im Allgemeinen nach ASTM E45 klassifiziert werden. Diese Einschränkung allein verhindert eine universelle Umrechnungsregel.

Auch Diagrammsysteme verdichten Informationen. Sie betonen, ob ein beobachtetes Bild einem Referenzbild ähnelt, während die automatisierte Analyse Partikelanzahl, Fläche, Äquivalentgröße, Seitenverhältnis und räumliche Position messen kann. Das ASCAT-Projekt zeigte den Wert der computergesteuerten Rasterelektronenmikroskopie mit Röntgenanalyse, indem es die Größe und Zusammensetzung einzelner Einschlüsse mit ihrer Verteilung verknüpfte. Dies sind unterschiedliche Messungen und keine austauschbaren Varianten einer einzigen Kennzahl.

Sehr reine Wälzlagerstähle machen das Problem deutlich. Eine begutachtete JIS-Studie berichtete, dass herkömmliche ASTM- und JIS-Bewertungen solche Werkstoffe möglicherweise nicht unterscheiden können, weil die untersuchten Felder nur wenige sichtbare Einschlüsse enthalten. In dieser Situation kann die maximale Einschlussgröße, ausgedrückt als √area und mit Extremwertstatistik bewertet, informativer sein als eine durchschnittliche Diagrammbewertung. ASTM E2283-08(2019), die vom ASTM Subcommittee E04.09 neben ASTM E45-25 aufgeführt wird, behandelt diese Art der Extremwertanalyse. Eine Schätzung des Maximalwerts ist kein Ersatz für eine Diagrammbewertung; sie beantwortet die Frage: „Wie groß könnte der größte Einschluss in einem größeren Werkstoffvolumen sein?“

Vorlage für die Berichterstattung von Daten zur Stahlreinheit

Ein belastbarer Bericht sollte das Verfahren dokumentieren, bevor die Zahl angegeben wird:

Werkstoff: Güte, Schmelze, Produktform, Querschnittsgröße und Umformgeschichte. Verfahren: Bezeichnung und Ausgabe der Norm; Präparationsverfahren; Ausrichtung der Probe; Vergrößerung; Bildfeldfläche oder gescannte Fläche; Anzahl und Auswahl der Felder. Bewertung: Diagramm- oder Bildanalysereihe; Definitionen der Kategorien; beobachtete Bewertung je Kategorie, einschließlich der Bezeichnung als Fein- oder Grobreihe, sofern zutreffend. Chemie: Angabe, ob SEM/EDS oder ein anderes Verfahren die Zusammensetzung der Einschlüsse bestimmt hat; Phasen wie MnS, Aluminiumoxid, Calciumaluminat oder Silikat sollten nur angegeben werden, wenn sie gemessen wurden. Größe und Verteilung: Anzahl, Flächenanteil, Größenkennwert, Seitenverhältnis, Clusterbildung und Lage. Extremwert: maximal beobachtete Größe, Definition von √area, Konfidenzmethode sowie beprobtes Volumen oder beprobte Fläche. Interpretation: Ausdrücklich darauf hinweisen, dass das Ergebnis methodenabhängig ist, und es ohne eine validierte Korrelationsstudie nicht in eine andere Norm umrechnen.

Dieses Format hält eine beobachtete Bewertung von Chemie, Größenverteilung und Extremwertrisiko getrennt – genau jene Unterscheidungen, die erforderlich sind, um Daten zu vergleichen, ohne eine Gleichwertigkeit zu konstruieren.

Quellen

1. [1]ASTM International. ASTM E45: Standard Practice for Determining the Inclusion Content of Steel. ASTM International standard, 2025. https://store.astm.org/standards/e45
2. [2]ASTM International. ASTM E45 Adjunct Reference Charts for Inclusion Rating. ASTM International adjunct, 2025. https://store.astm.org/adje004502a.html