Graphitstruktur

Metallurgy
Kristalliner Aufbau des Graphits, der je nach Graphitmorphologie und Wachstum unterschiedlich sein kann. Das Kristallgitter des Graphits ist ein Schichtgitter, bestehend aus wabenförmigen, hexagonalen Plättchen, die schichtweise übereinander liegen. Es wird in zwei Wachstumsachsen unterschieden: die a-Achse in der Plättchenebene und die c-Achse senkrecht dazu.

In Eisen-Kohlenstoff-Legierungen scheidet sich der Graphit bei der Erstarrung je nach den gegebenen metallurgischen Bedingungen in verschiedener Weise aus. Der Graphit nimmt eine bestimmte Gestalt oder Form an, (Graphitform). Er kann als Lamellengraphit, Korallengraphit, Vermiculargraphit, Chunky-Graphit oder Kugelgraphit auftreten. Die Grundstruktur des Graphits mit seinem Schichtgitteraufbau ist gleich, jedoch die Anordnung der Graphitplättchen bildet sich je nach den vorliegenden metallurgischen Bedingungen und dem Wachstumsablauf verschieden aus.

Bild  1 zeigt einen Teilausschnitt einer Graphitlamelle, die in ihrer Struktur relativ gleichmäßig ausgebildet ist. Lamellengraphit ist innerhalb des eutektischen Korns stark verzweigt und bildet ein zusammenhängendes Graphitskelett. Er wächst bevorzugt in der a-Achse, wie aus Bild  2 zu sehen ist. Beim Kugelgraphit erfolgt das Wachstum in der c-Achse (senkrecht zur a-Achse), wobei die Kugel schichtweise aufgebaut wird (Bild  3), bis sie schließlich vom Austenit vollständig eingeschlossen ist.

Der Vermiculargraphit wächst dagegen in der Länge schneller als in der Dicke, jedoch nicht wie der Lamellengraphit bevorzugt in der a-Richtung, sondern wie die Kugel in der c-Achse. Dadurch vermag der Vermiculargraphit nicht wie der Lamellengraphit rasch in die Schmelze vorzueilen, sondern wird während seines Wachstums vom erstarrenden Austenit überholt, so dass sich typisch vermiculare Abrundungen an den Graphitenden durch den überwachsenden Austenit bilden. Die Struktur des Vermiculargraphits ist ähnlich wie beim Kugelgraphit (Bild 4).

Bild 1: Struktur von Lamellengraphit (ionengeätzter Schliff, REM-Aufnahme)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Struktur der Seitenfläche einer Graphitlamelle (tiefgeätzt, REM-Aufnahme)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 3: Struktur von Kugelgraphit (ionengeätzter Schliff, REM-Aufnahme)© GIESSEREI LEXIKON
Bild 4: Struktur von Vermiculargraphit (ionengeätzter Schliff, REM-Aufnahme)© GIESSEREI LEXIKON

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