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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:
- tintrinsisch des Grundmaterial plus:
- Versetzungsdichte (= Vorgeschichte)
- Mittlere Korngröße
- Konzentration an Fremdatomen
- 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 (MaWi 1 Skript)
