18 ZTU-Diageramme der eutektoiden Umwandlungen von Stählen

Die Phasenumwanldungen werden zu tieferen Temperaturen verschoben

Das trifft für Festkörperumwandlungen aus dem schmelzflüssigen Bereich, weil die Diffusionsgeschwindigkeiten in Festkörpern geringer sind.

Bei sehr hohen Abkühlgeschwindigkeiten können auch Phasenumwandlungen unterdrückt werden.

Da nur wenig Zeit zur umwandlung vorhanden ist und anders als bei langsamer abkühlung keine großen einzelkristalle wachsen können, wird das gesamte gefüge perlitisch.

Zu hlheren Abkühlgeschwindigkeiten hin wird die Lamellenstruktur feiner (lamellenabstand kleiner), weil so die diffusuinswege verkürzt werden. Erkauft wird sich dies mit einer höheren Grenzflächenenergie.

Da die Umwandlungsgeschwindigkeit durch den Wettlauf zwuschen Keimbildung und Diffusion bestimmt wird, muss sich zwischen der Umwanldungstemoeratur des Zustandsdiagramms, bei der keine Keimbildung möglich ist, und defen temperaturen, ebi denen diggusuin einfriert, eine maximale umwandlungsgeschwindigkeit einstellen.

(Bei stählen die außer Kohlenstoff keine größeren gehalte zusätzlicher legierungselemente enthalten, stellt sich die max. Umformgeschwindigkeit bei etwa 550°C ein)

Solange Fe-Atome an der Entmischung des unterkühlten Austenits vor der Umwandlungsfront teilnehmen können, werden weiter Perlitlamellen gebildet, die immer enger zusammenwachsen um die Diffusionswege zu verkürzen.

Sobald Eisen zu unbeweglich geworden ist, wird die Lamellenstruktur des Perlits nicht mehr aufrechterhalten. Zum Bau definierter Zementitlamellen zwischen den Ferritlamellen fehlt die Zeit. Es bilden sich keine, nicht mehr zusammenhängende Zementitpartikelchen. Dieses Gefüge nennt sich Bainit

Mit dem Übergang von gröberen zu feinstreifigem Perlit und mit fortschereitend höherer Abkühlgeschwindiekgiet zu oberem und unterem Zwischengefüge (Bainit) gehen eine Steigerung der Festigkeitswerte, und eine Abnahme der Zähigkeit einher.

Wenn man die abkühlgeschwindigkeit noch weiter steigertm kann auch die Umordnung der Kohlenstoffatome unterdrückt werden. Dabei wandelt sich der gamma-Mischkristall mit Schallgeschwindigkeit in alpha-Mischkristall um. Allerdings kann aufgrund von Zeitmangel keine Diffusion stattfinden, sodass die C-Atome die im gamma-Kristall in der Oktaederlücke waren in der viel zu kleinen Oktaederlücke des alpha-Kristalls bleiben. Die Folge ist eine Längung der C-Achse.

Das krz-alpha Kristall wird also duch den zwangsweisen Einbau von C-Atomen, die viel zu groß sind, tetragonal verzerrt. Dieses Härtegefüge wird Martensit genannt

Aufgrund der tetragonalen Verzerrung kann der Stahl in Extremfällen Risse bekommen oder zerbrechen. Marttensit sit sehr hart, sieht feinnadelig aus und bricht spröde ohne makroskopische plastische verformung

Ms (Martensitstart-Temp.) ist die vom C-Gehalt abhöngige Temperatur, bei der die Martensitbildung einsetzt.

Mf (Martensitfinish-Temp) bezichnet die zur vollständigen Umwandlung in Martensiz erforderliche temperatur.

Zwischen den beiden Temeraturen bleibt der nicht umgewwandelte Gefügeanteil als unterkühlter Restaustenit erhalten.

Die Härte eines gehärteten Stahls hängt hauptsächlich davon ab wie viel Kohlenstoff beom Abschrecken zwangsgelöst wird und welcher Gefügeanteil in Martensit umgewandelt wird.

Wenn außer Kohlenstoff auch zusätzliche Legierungen enthalten sind, werden die Umwandlungen zu höheren Zeiten verschoben.

• Cr, Mo, Koglenstoff in höheren gehakten

• Borgehalte von 0,002 bis 0,003 m/o um 3 bis 10

• Nickelgehalte von mehr als 1 m/o berzöhern ausschließlich die Perlitbildung um den Faktor 10

Isotherme Diagramme:

Zeitzählung für die isotherme Haltezeit beginnt, wenn die Probe in das Abschreckbecken, z.B. ein Salzbad eintaucht

kontinuierliche diagramme:

Nullpunkt ist das Unterschreiten der A3- bzw Acm- Temperatur des zustanddiagrammes

ZTU Diagramme, die die Abläufe der gamma-alpha, Umwandlung entlang kontinuierlicher Abkühlkurven statt nach isothermen Haltezeiten wiedergeben, werden als kontinuierliche ZTU Diagramme Bezeichnet.