Gefügearten

Unter starker Vergrößerung kann man erkennen, das Stahl eine körnige Struktur aufweist. Diese Struktur entsteht bei der Abkühlung von Stahlschmelzen, wenn frei bewegliche Atome zu Kristallen verbinden. Durch unterschiedliche Temperaturen, Abkühlgeschwindigkeiten und die Kohlenstoffsättigung entstehen verschiedene Gefügearten.

Betrachtet man nun das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (EKD), so kann man am Beispiel eines eutektoiden Stahles mit 0,8 % C verdeutlichen, wie das Gefüge entsteht.

Eine gedachte senkrechte Linie im EKD durch den sogenannten eutektoiden Punkt bei 723°C, durchläuft bei der langsamen Abkühlung unterschiedliche Bereiche des EKDs mit den unterschiedlichen Gitterformen. Bei 0,8 % C findet bei der Abkühlung keine Ausscheidung des Kohlenstoffs statt, da der Austenit bis 723°C genügend Zwischengitterplätze besitzt.

Bei 723 °C klappt dieses Gitter in ein kubisch-raumzentriertes Gitter um mit viel geringerem Lösungsvermögen als das kubisch-flächenzentrierte Gitter. Der nun überschüssige Kohlenstoff verbindet sich mit Eisen zu Fe3C, dem Zementit oder auch Eisenkarbit, wobei der benachbarte Teil an Kohlenstoff verarmt und den Ferrit, den Alpha-Mischkristall bildet.

Durch diese sehr schnelle Wechselwirkung entstehen die im Gefüge sichtbaren Lamellen aus Ferrit und Zementit, welches Perlit genannt wird. Je mehr Kohlenstoff im Stahl vorhanden ist, desto mehr Perlit bildet sich im Gefüge aus und wirkt sich dramatisch auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften aus.

Untereutektoide Stähle (C Gehalt < 0,8 %) besitzen ein ferritisch-perlitisches Gefüge (Bild 1) und übereutektoide Stähle ein Gefüge aus Perlit und Zementit (Bild 3), der aufgrund der abnehmenden Löslichkeit des Austenits für Kohlenstoff an den Korngrenzen entsteht.

Als Faustformel gilt: Bis 0,2 % Kohlenstoff ist der Stahl gut schweißbar und kalt- und warmformbar, oberhalb 0,2% Kohlenstoff nehmen diese Eigenschaften ab und Festigkeit und Härtbarkeit nehmen zu.

Siehe auch

Begleitelemente

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