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Invarlegierungen zeichnen sich über einen gewissen Temperaturbereich durch eine geringe und nahezu konstante Wärmeausdehnung aus.

In vielen magnetisch geordneten Gamma-Eisenlegierungen tritt eine sog. Volumen-Magnetostriktion auf, die darin besteht, dass beim Durchlaufen der magnetischen Ordnungsumwandlung eine Änderung des Gitterabstandes und als deren Folge eine Beeinflussung der Wärmeausdehnung eintritt.

In Legierungen mit genügend großer positiver Volumen-Magnetostriktion kann die magnetische Kopplung, die thermische Änderung der Gitterabstände kompensieren. Dies sind Invarlegierungen.

feinkörniges, homogenes Gefüge

- Gittertypen
- Größe der Atome zueinander
- Valenzelektronen
- Temperatur
- Druck

Durch white bands, das sind negat. Seigerungen ( Verarmungen an Leg.elementen) die aus dem Abbau des Konzentrationspeaks und dem damit verbundenen Übergang des Erstarrungsmodell 2->3 resultieren entstehen.

feinnadelig
grobnadelig
körnig

Differentialthermoanalyse
Dilatometermessung
Messung der magnetischen und elektrischen Eigenschaften

Zwillingsbildung
Kristallgleitung

Zunächst bildet sich bei hohen T ein geschlossener Film um das Bauteil welcher isolierend wirkt (Leidenfrostphänomen). (Dampfhautphase)

Bei erreichen der Leidenfrosttemperatur bricht dieser Film zusammen und es kommt zu einem direkten Kontakt des Bauteils mit dem Abschreckmedium. Aus der entstehenden Blasenverdampfung resultiert die höchste Abkühlung in dieser Kochphase.

Unterhalb der Siedetemperatur des Mediums erfolgt die Abkühlung nur noch Konvektiv und damit deutlich langsamer. (Konvektionsphase)

Untereutektoid: 30-50°C über Ac3
Übereutektoid: 30-50°C über Ac1

Austenitisieren: Er- und Durchwärmen
Abschrecken: Abkühlen
Anlassen: Wiedererwärmen und Halten

DIffusion zu einem stabileren und weniger spröden Gefüge
Erholung und Rekristallisation des martensitischen Gefüges --> Leerstellen und Versetzungsabbau

As: - giftig

Ni: - erhöht die Löslichkeit von Stickstoff des Stahls
      + erhöht die Härte, Zähigkeit und Duktilität
      + erhöht die Korrosionsbeständigkeit

S: + bessere Zerspanbarkeit
      - Rotbruch

P: - führt zu Seigerungen (V/A-Seigerung)

An den Korngrenzen des Austenits

Durch die Umformung entstehen Deformationsbänder im Korninneren, die die Keimbildungsoberfläche vergrößert.

Das führt zu schnelleren Keimbildungs- und Keimwachstumsvorgängen

Oberer Bainit: (400 - 550 °C)

- diffusionsgesteuerte Ausscheidung von Fe3C
  => Austenit verarmt an Kohlenstoff

- Einsetzen der Umwandlung durch Scherung bei Erreichen der
  Martensit-Starttemperatur (Ms)


Unterer Bainit: (250 - 400 °C)

Durch die niedrigere Temperatur ist die C-Diffusion eingeschränkt, wodurch ungelöster Kohlenstoff nicht aus den Ferritplatten herausdiffundieren kann und sich Karbid-Teilchen im Inneren der Ferritplatten ausscheiden

Bild 4.56 auf Seite 186

Veränderung der mechanischen Eigenschaften eines Stahls über die Zeit

Bild 4.68 auf Seite 200

Bild 5.64 auf Seite 323

1) Es wird die Längenänderung gemessen

2) Beim Phasenübergang von Austenit zu Ferrit wird die
    Kristallstruktur von kfz auf krz umgewandelt.
  

Der Verformungsgrad des Stahls muss größer sein als 5-20 % (kritischer Verformungsgrad)

Begründung:
Wenn der Verformungsgrad zu niedrig ist, kann es wegen der geringen Rekristallisationskeimzahl zu einer unerwünschten Kornvergöberung führen

Die Kornneubildung geschieht über Keimbildung und Kornwachstum, also ohne Phasenumwandlung

Haubenglühverfahren:
Da das Coil ohne Abhaspeln behandelt werden kann, kann man
Zeit einsparen.

Durchlaufglühverfahren:
Es wird ein bei einer hohen Geschwindigkeit laufendes Band
geglüht, wodurch man Zeit spart.

Km:

längste Abkühldauer und niedrigste Abkühlgeschwindigkeit bei der 100 % Martensit entsteht.


Kp: (untere kritische Abkühlgeschw.)

kürzeste Abkühldauer und höchste Abkühlgeschwindigkeit bei der 1 % Martensit entsteht.

1) Härtetemperatur und Haltedauer
    durch eine erhöhte Temperatur oder verlängerte Glühzeit wird
    die kritische Abkühlgeschwindigkeit herabgesetzt.

2) Stahlzusmmensetzung
    mit steigendem C-Gehalt (0,9%) und Legierungselementen
    nimmt die kritische Abkühlgeschwindigkeit ab.

- die spezifische Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des
  Stahls

- die Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks

- dem Wärmeübergang in der Grenzschicht Werkstück-
  Abschreckmittel

- Art, Konzentration, Temperatur und Konvektion des Härtemittels (sinkende Abschreckwirkung in der Reihenfolge: Salzwasser, Wasser, Polymer-Lösung, Öl, Warmbad, Luft)

Def.: Eisen liegt im festen Zustand in verschiedenen Kristall-
         Modifikationen vor

Nachweis: experimentell durch thermische Analyse
   => Umwandlungen bei langsamer Temp.-Veränderung (Abkühlen
        und Erwärmen) äußern sich als Haltepunkte in der
        Temperatur-Zeit-Kurve

NiCCoMn holt Gamma ran
  => Erweiterung des Gammagebiets

CrAlTiSiMoV haut Gamma weg
  => Einschnürung des Gammagebiets

S. 34 Diagramm

Deutlich größerer Temperaturbereich bei Invarlegierung, linearer/stetiger Anstieg bei herkömmlichem Stahl (Hoher Anstieg bei Erwärmung 100°C im Gegensatz zum Invar)

Subst. lagern sich auf den Gitterplätzen des Fe-Gitters an. Da die Diffusion des Eisens auf Leerstellen beruht, wird die Selbstdiffusion eingeschränkt. Die Diffusion der interst. Atome findet über Gitterlücken statt und wird durch die Subst. Atome ebenfalls behindert.

für eine vollständige subtitutionelle Mischkristallbildung:

- Die Komponenten sind schon im flüssigen Zustand vollständig
  miteinander mischbar (Einphasigkeit)

- Die Komponenten besitzen den gleichen Gittertyp (z.B. kfz/kfz)

- Die Radiendifferenz der Atome des Legierungselements und des
  Basismetalls unterscheiden sich um höchstens 15 %

- Die Komponenten müssen eine ähnliche Elektronegativität
  aufweisen

Gitterschwingungen unterhalb Raumtemperatur
freie Elektronen oberhalb Raumtemperatur

Peritektisch: Delta-MK + Liq. -> y-MK
Eutektisch: Liq. -> y-MK + Fe3C
Eutektoid: y-MK -> Alpha-MK + Fe3C

Kohlenstoffzusammensetzung?

Peritektisch: 1493°C
Eutektoid: 723 °C

Ferritisch-Perlitisch bis 900°C - 640°C
Bainitisch 640°C - 510°C
Martensititsch ab 510°C

0,002% Ferrit mit Tertiärzementit
0,4% voreutektoider Ferrit und Perlit
0,8% Perlit

Oberer Bainit 550°C - 400°C
Unterer Bainit 400°C - 250°C

Oberer Bainit Zementit zwischen den Ferritplatten durch Diffusion des Kohlenstoffs.

Aufgrund niedriger T beim unteren Bainit wenig Diffusion daher Ausscheidung innerhalb der Ferritplatten.

Oberer: Zunächst Diffusionsgesteuert Ausscheidung von Kohlenstoff dadurch Bildung von Zementit zwischen den Ferritplatten. Der Austenit verarmt an Kohlenstoff so dass die Martensitstarttemperatur erreicht wird und es kommt zu einer Umwandlung durch Umklappen entsprechend dem Martensitmechanismus.

Unterer: Die Diffusion ist stark eingeschränkt aufgrund der niedrigen Temperatur. Es kommt zu Ausscheidungen innerhalb des Ferrits.

Übersättigung an C
Abschrecken und damit einfrieren des C

(VERIFIZIEREN)

Aufheizen, Halten, Unterkühlen, Überaltern

2 Mögliche Kurvenverläufe mit Abkühlung auf Raumtemperatur( I) oder auf Überalterungstemperatur (II)

I) starke Unterkühlung daher wird C in stark übersättigter Form eingefroren. Diffusion nahezu nicht möglich, Zementit scheidet sich im Korn aus, daher eine höhere Keimdichte wegen geringerem Abstand zwischen den Körnern.

II) Diffusion möglich, Übersättigung daher geringer, Zementit scheidet sich an Korngrenzen aus, daher weiterer Abstand und geringere Dichte.

Da sich bei der Umwandlung von Austenit zu Perlit und Bainit der gelöste Kohlenstoff an den ungelösten Karbiden ankeimt ist die entstehende Karbidausscheidung schwer messbar, es ist keine Kennzeichnung der voreutektoiden Karbidausscheidung möglich.

Homogen: Kohlenstoff ist homogen verteilt durch Diffusion
Inhomogen: Kohlenstoff ist inhomogen verteilt
(VERIFIZIEREN)

83000 MPa

- Temperatur senkt
- Legierungselemente (sowohl als auch)
- Grad der Verformung (je höher Verformung desto niedriger Modul)
- Feuchte
- Anisotropie
- Abkühlgeschwindigkeit (je höher v desto höher der Modul)

-Erfolgt bei tiefen Temp. athermisch
-gekoppelte Koordinierte Bewegung von Atomgruppen nicht einzelnen Atomen zum Platzwechsel
-Kristallographische Orientierungsbeziehung zw. kfz-Austenit und krz. Martensit
- Volumenvergrößerung und ausgeprägte Gestaltsänderung
- Durch Gestaltsänderung entstehen elastische Verzerrungen im Kristallrahmen (höhere Festigkeit)

Perlitisches Gefüge
Restaustenit
Zementitplatten

Rekristallisationsglühen
  -Haubenglühen
  -Durchlaufglühen

Ziel: Kornneubildung durch Keimbildung und Wachstum ohne Phasenänderung

E = Sigma/Epsilon = Spannung / Dehnung

Spannung = Dehnung * E-Modul

Dehnung = Längenänderung / Anfangslänge

KRZ 220000 MPa
KFZ ca. 10% weniger

KRZ:
Oktaederlücken: 6  (0,19 10^-10m)
Tetraederlücken: 12 (0,36 10^-10m)

KFZ:
Oktaederlücken: 4 (0,53 10^-10m)
Tetraederlücken: 8 (0,28 10^-10m)

JMAK Gleichung:

W(t) = 1 - exp(-(t/tau)^n)

W(t) rekr. Anteil
t Zeit
tau Zeitkonstante
n Ausscheidungsexponent

oberhalb: freie Elektronen

unterhalb: Gitterschwingung

Sie müssen gleiche physikalische und chemische Eigenschaften besitzen

Mit der Gibbs'schen Phasenregel bestimmt man die maximal möglichen Freiheitsgrade an einem bestimmten Punkt in einem Phasendiagramm.

f = n - P + 2

mit f:    Zahl der Freiheitsgrade
      n:   Zahl der Komponenten im System (z.B. Fe, Fe3C)
      P:  Zahl der Phasen (z.B. versch. Aggregatzustände oder z.B.
            bei Öl-Wasser P = 2)

für p = const. => f = n - P + 1

Da der Druck konstant ist, folgt:


f = n - P + 1


Komponenten: Fe und C => n = 2
Phasen: Alpha-Fe, Gamma-Fe, Fe3C => P = 3

=> f = 2 - 3 + 1 = 0

=> Weder Temperatur noch C-Konzentration sind frei wählbar ohne
     den eutektoiden Punkt zu verlassen

S = 20

P = 6

Ni = 1

As =

H,N,O,C,B,He

Ist der ganzzahlige reziproke Wert des Gleichgewichtsverteilungskoeffizienten und gibt eine Tendenz zur Entmischung an

S k0=20
P ko=6

Bei 80°C tritt das Härtemaximum erst nach langer Haltedauer auf.

Bei 400°C kommt es zu verstärkter Diffusion und Zementitausscheidung. Daher gibt es mit steigender Auslagerungsdauer einen Abbau der Festigkeit.

J = Diffusionsstrom
D = Diffusionskonstante
C(Gamma/Alpha) = C-Konz. im Austenit an der Phasengrenze Austenit/Ferrit
C(Gamma/Zementit) = C-Konz. im Austenit an der Phasengrenze Austenit/Zementit
S=Lamellenabstand

Da sich die C-Atome aufgrund der Größe der Lücken in die Okatederlücken in Z-Richtung eingliedern, nimmt die Tetragonalität mit steigendem C-Gehalt zu.

Martensit und Restaustenit

Zwei kfz-Zellen enthalten in Ihrer Mitte eine tetragonal raumzentrierte Zelle. Diese muss durch eine homogene Deformation der c-Achse um 20% gestaucht und durch eine homogene Deformation der a-Achse um 12% erweitert werden. Es entsteht der tetragonale Martensit.

Die tetragonal raumzentrierte Zelle hat die gleiche Z - Achse, ist aber um die X->X' und Y->Y' Achse verdreht.

Mit steigender Temperturdifferenz wird der Abstand kleiner. DIes ist unabhängig von der Stahlzusammensetzung.

1) Größe des Erstarrungsintervalls und Neigung von Solidus- und
     Liquiduslinie

2) Duffusionsfähigkeit der Begleitelemente im Festen und
     Flüssigen

3) Erstarrungsbedingungen