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Die kristische Scherspannung tkrit, ab der plastische Verformung
einsetzt, kann durch geeignete Maßnahmen in weiten Grenzen manipuliert
werden. |
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tkrit
=
Funktion von: |
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tintrinsisch des Grundmaterial plus: |
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Versetzungsdichte (= Vorgeschichte) |
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Mittlere Korngröße |
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Konzentration an Fremdatomen |
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Konzentration, Art und Größe von
Ausscheidungen |
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Sie ist zunächst bestimmt durch die
intrinsische Fließgrenze ti
des (perfekten) Materials - eine Art Materialkonstante. |
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Generell gilt: Alle Arten von
Gitterdefekten können Versetzungen festhalten("pinnen") |
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Wie stark ein
Defekt eine Versetzung "pinnt",
hängt von Art, Größe und Gestalt des Defektes ab |
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Wie stark alle Defekte alle Versetzungen "pinnen", hängt
darüberhinaus noch von den Defektkonzentrationen und der Versetzungskonfiguration und
-dichte ab. |
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Als Mischkristallhärtung bezeichnet man den Anteil
tMk, der von atomar gelösten
interstitiellen oder substitutionellen Fremdatomen herstammt |
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Als paradigmatisches Beispiel mag 0.x %
Kohlenstoff im sonst recht weichen (Schmiede)eisen dienen: Wir erhalten harten
Stahl schon für x < 0.5%
! |
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Der Zuwachs tMK an kristischer Schubspannung ist i.a.
proportional zur Wurzel aus der Kozentration der AF. |
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Ausscheidungshärtung arbeitet
entsprechend mit Ausscheidungen der zuvor atomar gelösten atomaren
Fehlstellen. |
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Ausscheidungen behindern Versetzungsbewegung zwar
i.d.R. weitaus effektiver als atomare Defekte, dafür ist ihre Dichte aber
automatisch weitaus geringer |
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Der Zuwachs tAus an kristischer Schubspannung ist i.a.
proportional zum Kehrwert des mittleren Abstands <l> zwischen
den Ausscheidungen |
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Verformungs- und Feinkornverfestigung
nutzt Versetzungen und Korngrenzen als Hindernisse für die
Versetzungsbewegung |
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| tVV » 0,2 · G · b ·
(rV)½ |
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Viele Versetzungen erhält man durch
plastische Verformung. Vorverformtes Material ist daher härter als
jungfräuliches - aber es bricht auch früher! Der Zuwachs tVV ist proportional zur Wurzel aus der
Versetzungsdichte rV |
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Kleine Körner erhöhen tkrit erheblich um tKG, das umgekehrt proportional zur Wurzel
aus mittlerer Korngröße <d> ist. |
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Die technische Frage ist nun: Wie
stellt an das optimale Gefüge her? |
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Und wie erhält man es bei Temperprozessen,
insbesondere beim Schweißen? |
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Schweißen ist ein komplexer Prozeß
Die Schweißnaht wird unvermeidlich andere mechanische Eigenschaften haben
als das Grundmaterial. |
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Denn bei hohen Temperaturen erholt sich das Material, d.h. Defektdichten werden
kleiner, und deshalb Körner und Ausscheidungen größer. |
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© H. Föll
