Korngröße und Gefüge
Einfluss der Temperatur auf die Umkristallisierung
Allgemeines :
Die spezifische, arteigene Austenitkorngröße
und die Eigenschaften der Kornwachstumsbeständigkeit bei höheren Temperaturen
und längeren Wärmebehandlungszeiten ist durch die jeweilige Schmelzanalyse
festgelegt bzw. begründet.
Beim vollständigen Durchlaufen einer alpha --->
gamma und anschließenden gamma ---> alpha Umwandlung wird das Gefüge
und die Korngröße immer wieder vollständig neu gebildet. Dabei spielt
es keine Rolle ob, zum Zweck des Härtens / der Martensitbildung, in Öl oder
in Wasser abgeschreckt wird oder ob, wie beim Normalisieren / der Perlitisierung, an
Luft abgekühlt wird. Diese Tatsache macht man sich z.B. auch beim Normalisieren
zu Nutze um ein grobes Schmiedekorn wieder feinkörnig zu bekommen.
Zur besseren Veranschaulichung habe ich unten Bilder
von zwei Versuchsreihen dargestellt, die die Umkristallisation am Beispiel eines untereutektoiden
Vergütungsstahls (55Cr3) und eines übereutektoiden Vergütungsstahls
(100Cr6) anschaulich darstellt. Zum Vergleich sehen Sie Bilder einer Härtung bei
dem Werkstoff entsprechender Normaltemperatur und einer Härtung bei Überhitzungstemperatur.
Bei Härtung von Normaltemperatur konnte ein feinkörniges martensitisches
Gefüge festgestellt werden. Proben die von Überhitzungstemperatur abgeschreckt
wurden zeigten ein grobkörniges Martensitgefüge. Im jeweils dritten Bild
wurde die überhitzt gehärtete Probe noch einmal austenitisiert und anschließend
bei normaler Härtetemperaur abgeschreckt. Die Rekristallisation / das Umkristallisieren
in Richtung Feinkorn ist eindeutig zu erkennen. Die gleichen Mechanismen laufen grundsätzlich
auch bei allen anderen Stählen ab.
Besonderheiten :
Vorausgesetzt der Ausgangszustand der zu härtenden
Proben ist Weich- oder GKZ-geglüht, dann gehen beim Härten von höheren
Temperaturen und/oder längeren Haltezeiten im allgemeinen mehr Karbide in Lösung.
Dies ist besonders bei den übereutektoiden Stählen von Bedeutung. Wie im
Beispiel bei 1000° zu sehen ist, sind alle Karbide in Lösung gegangen. Aufgrund
dieser Tatsache liegt jetzt neben dem Martensit auch noch unerwünschter Restaustenit
im Gefüge vor. Eine erneute Härtung, diesmal von richtiger Härtetemperatur,
kann diesen Gefügezustand nicht wieder vollständig beseitigen. In Seigerungsbereichen
scheiden sich zwar wieder feine Karbide aus (gemäß der Kohlenstofflöslichkeit
des Austenit - Linie "SE" im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm), aber, aufgrund
der zu geringen Haltezeit und der hohen Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken,
findet kein vollständiger Ausgleich des zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Übersättigungszustandes
des Austenit statt. Örtlich bleibt in diesen Zonen auch noch etwas Restaustenit
im Gefüge.
Ergebnisse zum Werkstoff 55Cr3 :
825° C - Korngröße 10 - 12 einzelne
Körner bis ca. 18 µm Durchmesser (KG 8)
975° C - Korngröße 7 - 9 einzelne Körner
bis ca. 45 µm Durchmesser (KG 6)
975° + 825° C - Korngröße 10 - 12
einzelne Körner bis ca. 18 µm Durchmesser (KG 8)
Ergebnisse zum Werkstoff 100Cr6 :
850° C - Korngröße 10 - 12 einzelne
Körner bis ca. 16 µm Durchmesser (KG 9)
1000° C - Korngröße 4 - 6 einzelne Körner
bis 180 µm Durchmesser (KG 3)
1000° + 850° C - Korngröße 10 -
12 einzelne Körner bis 20 µm Durchmesser (KG 8)
Aufnahmevergrößerung bei allen Bildern :
500 : 1
1. Versuchsreihe zum untereutektoiden Werkstoff 1.7176 (55Cr3) :
Bild 1 : 825° C / 30 Minuten / Öl
Bild 2 : 975° C / 30 Minuten / Öl
Bild 3 : 975° C / 30 Minuten / Öl + 825° C / 30 Minuten / Öl
2. Versuchsreihe zum übereutektoiden Werkstoff 1.3505 (100Cr6) :
