Seit fast einem halben Jahrhundert ist das Buch „Metallographie“ von Hermann Schumann im deutschsprachigen Raum eines der wichtigsten Werke über anorganische Werkstoffe. Kürzlich ist die von zahlreichen Koautoren sorgfältig überarbeitete und aktualisierte 16. Auflage dieses Kompendiums bei Wiley-VCH erschienen, herausgegeben von Heinrich Oettel und Gaby Ketzer-Raichle. Der Schwerpunkt des Buches ist die Charakterisierung der Struktur metallischer und keramischer Werkstoffe, wobei im deutschsprachigen Raum unter „Gefüge“ die Werkstoffstruktur auf der µm-Skala und unter „Mikrostruktur“ die Struktur auf der nm-Skala gemeint ist. Neben einer sorgfältigen Klassifizierung dieser Werkstoffe wird die Präparation von Werkstoffproben für die verschiedensten Abbildungsmethoden ihrer Struktur beschrieben, zu denen lichtoptische Abbildung (im Hell- und Dunkelfeld), Phasenkontrastverfahren, Polarisationsmikroskopie, Interferenzmikroskopie, Interferenzschichtenmikroskopie, Stereomikroskopie und Konfokalmikroskopie (CLSM) gehören.

Schwerpunkte bilden außerdem Beschreibungen der Bildgebung von Strukturen mit Röntgenstrahlung, Rasterelektronenmikroskopie, Rastersondenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie, Atomsondentomographie (APT) bis hin zur Indenterprüfung (Mikro- und Nanoindentierung). Ergänzt wird das durch Unterstützung der Interpretation der mit diesen bildgebenden Methoden erhaltenen Abbildungen. Dazu gehören die Phasengleichgewichte und Zustandsdiagramme wichtiger Legierungen, die Gefügebildung in Metallen und ihren Legierungen und eine Übersicht über technisch wichtige Legierungen von Eisen- und Nichteisenmetallen sowie über Hochleistungskeramiken und deren Strukturen.

Methoden der digitalen Bildanalyse bis hin zu künstlicher Intelligenz

Die quantitative Metallographie begründete (gemeinsam mit der mikroskopischen Blutbildanalyse und anderen Anwendungen der Mikroskopie) den Beginn der digitalen Bildanalyse. Man denke nur an die exzellenten Hardware-Systeme TAS+ (Leitz) und Quantimet 720 (Cambridge Instruments), die zu Beginn der 70er Jahre unter Federführung des Centre de Morphologie Mathématique (Fontainebleau) entwickelt wurden. Seitdem ist natürlich viel passiert. In einem Abschnitt „Quantitative Metallographie“ des Buches werden die wichtigsten Methoden der modernen Verarbeitung und Analyse lichtmikroskopischer Abbildungen von Materialstrukturen beschrieben. Das schließt die Segmentierung von Gefügebestandteilen, eine Objekttrennung sowie die Generierung von Merkmalen der Objekte ein. Lichtoptische Abbildungen zeigen in der Regel 2D-Schnitte von 3D-Strukturen. Daher wird auch darauf eingegangen, wie aus Features, die an 2D-Schnitten bildanalytisch bestimmt wurden, auf Features der 3D-Struktur (stereologisch) geschlossen werden kann. Der Abschnitt wird durch die Beschreibung moderner Ansätze der künstlichen Intelligenz (KI) zur Segmentierung von Gefügebestandteilen ergänzt.

Zwar gibt es zu einzelnen Abschnitten des Buches weiterführende Lektüre. Für Metallografen, Werkstoffprüfer und Entwickler von Systemen zur Abbildung und Analyse von Materialstrukturen ist der neue „Schumann“„ jedoch unverzichtbar.