Gefüge
Gefüge in Widmannstättenscher Anordnung
Bei der Abkühlung aus dem Gamma-Gebiet bilden
sich die voreutektoidischen Ausscheidungen normalerweise an den Korngrenzen der Gamma-Kristalle.
Wenn ein grobes Austenitkorn (z.B. bei erhöhter Temperatur und/oder langer Haltezeit)
und eine erhöhte Abkühlgeschwindigkeit vorliegen, können die Ausscheidungen
auch im Innern der Körner auftreten. Die gamma-alpha-Umwandlung verläuft
anomal. Die dabei entstehende Gefügeausbildung nennt man "Widmannstättensches
Gefüge", auch als Überhitzungsgefüge bezeichnet. Das eigentliche
Widmannstättensche Gefüge entsteht bei Stählen mit C-Gehalten bis ca.
0,4 %. Dabei tritt bei gröberem Austenitkorn diese Gefügeanomalie schon bei
niedrigeren Kohlenstoffgehalten und bei kleineren Abkühlgeschwindigkeiten auf..
Die Gefügeausbildung in "Widmannstättensche
Anordnung" kommt sowohl bei untereutektoiden als auch bei übereutektoiden
Stählen vor. Bei grobem Austenitkorn (dadurch zu lange Diffusionswege) und schneller
Abkühlung von hoher Austenitisierungstemperatur (dadurch zu geringe Diffusionszeit)
erfolgt die Ausscheidung voreutektoider Segregate, wie Ferrit oder Sekundärzementit,
auch als nadelförmiger (spießiger) Gefügebestandteil innerhalb der
Austenitkörner. Durch diese Gefügeanordnung liegt dann entweder der Ferrit
oder der Zementit in der typischen spießigen Form vor. Bei Kohlenstoffgehalten
in der Nähe des Eutektoids kommt diese Gefügeanomalie nicht vor, oder ist
hier, aufgrund zu weniger voreutektoider Ausscheidungen, zumindest nicht zu erkennen.
Bei untereutektoiden Stählen ist das Widmannstättensche Gefüge dem Zwischenstufengefüge
(Bainit) im Aussehen und im Entstehungsmechanismus sehr ähnlich. Oft liegt es
auch parallel vor und ist manchmal nicht von Zwischenstufe zu unterscheiden. Diese
Gefügeanomalie kann nach der Warmumformung, nach dem Schweißen oder bei
gegossenem Stahl auftreten. Ein Gefüge in Widmannstättenscher Anordnung ist
spröder als ein z.B. normal ausgebildetes Ferrit-Perlit Gefüge oder ein perlitisches
Gefüge mit Korngrenzenzementit.
Als Beispiel für die Widmannstättensche Anordnung
von Ferrit in einem untereutektoiden Stahl ist ein Bild von einem 1.5523 (19MnB4) abgebildet.
Ferrit in Widmannstättenscher Anordnung
Für die Widmannstättensche Anordnung von Sekundärzementit in einem übereutektoiden Stahl ist beispielhaft ein Bild von einem 1.2008 (140Cr2 / 140Cr3) dargestellt. Links mit alkoholischer Salpetersäure (Gefüge allgemein) und rechts mit alkalischer Natriumpikratlösung (Sekundärzementit) geätzt.
Zementit in Widmannstättenscher Anordnung
Das Widmannstättensche Gefüge kann durch
ein Normalglühen wieder in eine günstigere Form umgewandelt werden. Da beim
Normalisieren der Werkstoff auf Temperaturen oberhalb Ac3 erhitzt wird, werden alle
ehemaligen Gefügestrukturen aufgelöst. Das Material liegt bei dieser Temperatur
als Gamma-Eisen (Austenit) vor. Bei der anschließenden langsamen Abkühlung
wird bei untereutektoiden Stählen nach überschreiten der Linie G-S das Alpha-Gamma
Mischgebiet durchlaufen. Es scheidet sich voreutektoider Ferrit in Form normal ausgebildeter
Körner aus. Bei übereutektoiden Stählen wird nach überschreiten
der Linie S-E voreutektoider Zementit auf den Austenitkorngrenzen ausgeschieden. Bei
Erreichen der Ac1 Temperatur wandelt in beiden Fällen der dann noch vorhandene
Austenit in Perlit um. Bei dieser langsamen Abkühlung entsteht also nahezu ein
Gefüge im Gleichgewichtszustand (Ferritkörner und Perlitkörner oder
Perlitkörner und Korngrenzenzementit). Die versprödenden Eigenschaften des
Widmannstättengefüge sind entfernt und die mechanischen Eigenschaften wurden
verbessert.