Dendritenarmabstand

Metallographie

Abstand zwischen den Armen der Dendriten, der zumeist im metallographischen Schliffbild ermittelt wird.

Der Dendritenarmabstand wird als DAS bezeichnet (englisch: Dendrite Arms Spacing).

Er wird vorwiegend bei Aluminium-Gusslegierungen, die dendritisch erstarren und dabei primäre α-Dendriten bilden, ermittelt.

Der Abstand zweier primärer Dendriten wird als Dendritenstammabstand bezeichnet und ist nur bei streng gerichteter Erstarrung relativ verlässlich bestimmbar.

Die primären Dendriten verzweigen sich mit sekundären Dendriten, die als Dendritenarme bezeichnet werden. Der Abstand zweier benachbarter Dendriten wird als Dendritenarmabstand definiert.

Zur Bestimmung des Dendritenarmabstandes wird eine Serie gut ausgebildeter und eng nebeneinander liegender Dendritenarme im Schliffbild ausgewählt und ausgewertet. Hierzu kann die quantitative Gefügeanalyse zum Einsatz kommen.

Für eine Vermessung sind mindestens 5 nebeneinander liegende Dendritenarme auszuwerten, sowie mindestens 10 verschiedene Dendriten zu bewerten.

Aus der Messlänge LD, der Gesamtlänge des Abstandes vom ersten bis zum letzten Arm, wird durch Division durch die Anzahl n der auf dieser Strecke befindlichen Dendritenarme der Dendritenarmabstand berechnet. Der Vergrößerungsmaßstab ist bei der Berechnung zu berücksichtigen. Aus den Messungen an verschiedenen Stellen des Schliffbildes wird der Gesamtmittelwert als auszuweisender DAS berechnet.

Im abgebildeten Beispiel werden zwölf Dendritenarme (n = 12) ausgemessen. Die Messlänge LD im Schliffbild bei der gewählten Vergrößerung V von 100 : 1 beträgt 36 mm. So ergibt sich für den Dendritenarmabstand DAS folgende Beziehung:

Der Dendritenarmabstand ist umso größer, je langsamer die Erstarrung erfolgt, das heißt es liegen weniger, aber dickere Dendritenarme auf gleicher Messlänge. Die Erstarrungszeit te ist maßgebend für den Dendritenarmabstand, wobei folgende Gesetzmäßigkeit besteht:

K ist eine werkstoffabhängige Konstante. Für die Aluminium-Gusslegierung AlSi7Mg ist K = 11,03 und für die Legierung AlCu4Ti liegt K bei 12,4. Gleiche Legierungen zeigen im Kokillenguss kürzere Erstarrungszeiten und damit kleinere Dendritenarmabstände als im Sandguss. In Formel (2) ist te in Sekunden und DAS in mm einzusetzen.

Der Dendritenarmabstand beeinflusst zum Beispiel bei Stahlguss die Eigenschaften in stärkerem Maße als die Primärkorngröße. Besonders die Kerbschlagzähigkeit und Bruchdehnung verringern sich mit zunehmendem Dendritenarmabstand. Das wird besonders bei hochfestem Vergütungsstahlguss (Rm > 1500 N/mm²) deutlich.

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