Warum werden entstehende Strukturen des Stahls bei erhöhter Abkühlgeschwindigkeit feiner und was passiert durch die Feinheit der Struktur mit der Härte?

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1 Antwort

Hallo,

falls dich die Antwort noch interessiert:

Bei hohen Temperaturen liegt der Stahl in der austenitischen Phase vor. Diese kann durch Ihre Lücken sehr viel mehr Kohlenstoff lösen als es die ferritische Phase (bei RT) kann. Wird der Stahl nun abgekühlt, so wandelt sich die Gitterstruktur ab einer bestimmten Temperatur wieder in Ferrit um (meine Ausführungen beziehen sich auf den eutektoiden Punkt bei 0,8 % Kohlenstoffgehalt). Der Kohlenstoff kann hierin nicht gelöst vorkommen und muss sich deshalb ausscheiden! Dabei bildet er eine eigene Phase mit Lamellen aus Zementit (Fe3C). Dieser Zustand - also Ferrit mit Zementitlamellen - wird als Perlit bezeichnet.

Die Ausscheidung des Kohlenstoffs läuft über Diffusionsprozesse ab. Diese sind hauptsächlich abhängig von der Temperatur und der Zeit. Wird also schnell abgekühlt, so fehlt dem Kohlenstoff die Zeit, sich weit wegzubewegen. Die Lamellen können also nur ganz dünn werden. Je schneller also die Abkühlrate, desto feiner werden die Lamellen im Perlit, welche dann (veraltet) auch als Sorbit oder Troostit bezeichnet werden.

Ist die Abkühlrate größer als die Diffusionsgeschwindigkeit von Kohlenstoff, so kann es nicht mehr zur Bildung von Perlit kommen. Stattdessen entsteht durch diffusionslose Umklappprozesse der Gefügebestandteil Martensit. Dieser ist im Gegensatz zu Ferrit bzw. auch Ferrit-Perlit extrem hart, hat jedoch auch eine komplett andere Gefügestruktur (was nicht mit der Ausgangsfrage "immer feinere Strukturen" vereinbar ist).

Viele Grüße,

Midgekiller

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