Legiertes Gusseisen – Teil 19

F3 Gefügeänderungen unterhalb von 500°C

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GP 10/2015
Forschung
Eisengusswerkstoffe

Im Temperaturbereich unterhalb der eutektoiden Umwandlung kann es zu einer Reihe von Gefügeänderungen in Form von Aushärtung und Versprödung, Zementitzerfall und vor allem Bildung von Vergütungsgefügen aus unterkühltem Austenit kommen. Die Umwandlung des unterkühltem Austenits ist die Grundlage des Härtens und Vergütens und vor allem der Herstellung von ausferritischen Gusseisen. Unterhalb der eutektoiden Umwandlung, die im Temperaturbereich von 450–500°C beendet ist, können weitere Änderungen im Gefüge der Gusseisen auftreten. Die Ursache sind Ungleichgewichtszustände, die eine Triebkraft zum Einstellen des Gleichgewichtsgefüges erzeugen. Aufgrund der niedrigen Temperatur sind Diffusionsvorgänge im Kristallgitter stark erschwert. Die Umwandlung kann nach drei grundlegenden Mechanismen erfolgen:
1. Die Gefügeänderungen erfolgen durch Kurzstreckendiffusion der beteiligten Atome insbesondere des Kohlenstoffs.
2. Es findet überhaupt keine Diffusion statt, sondern die Gefügeänderung geschieht durch einen diffusionslosen Umklappvorgang, bei dem sich die Atome im Kristallgitter um weniger als einen Atomdurchmesser verschieben.
3. Es Šfindet eine Umwandlung in Richtung Gleichgewichtszustand statt, die sehr langsam abläuft, so dass Gefügeänderungen und damit Änderung der Eigenschaften erst nach Stunden, Tagen oder sogar Jahren erfolgen (Alterung).
Diese Vorgänge können zeitlich und temperaturmäßig parallel oder auch nacheinander stattfinden, sind aber in den meisten Fällen getrennt. Die wichtigsten und bekanntesten sind die beiden erstgenannten, bei der unterkühlter Austenit sich zu Bainit, Ausferrit oder Martensit umwandelt (Härten). Hierbei handelt es sich allerdings nicht um Gleichgewichtszustände, so dass noch ein weiterer Umwandlungsvorgang nach dem ersten Mechanismus folgen kann oder gezielt durch Anlassen erzeugt wird (Vergüten). Wegen ihrer großen technischen Bedeutung sollen zunächst die Vorgänge beim Härten und Vergüten besprochen werden.

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