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Werkstofftechnik 1 - Kristallerholung

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Werkstofftechnik 1

Kristallerholung

Inhaltsverzeichnis

Vorgänge zur Erholung einer Kristallstruktur treten nicht nur nach einer Verformung, oder nach dem Abschrecken von hohen Temperaturen auf, sondern auch nach einer Bestrahlung mit energiereichen Teilchen auf.

Merke

Unter der Kristallerholung wird die Behebung der Folgen einer plastischen Verformung verstanden, ohne dass es dabei zur einer Neubildung des Gefüges oder einer Korngrenzenverschiebung kommt.

Die Anzahl der zuvor gebildeten Gitterfehler steht in direkter Abhängigkeit zur jeweiligen Vorbehandlung. So entstehen beispielsweise beim Abschrecken hauptsächlich Überschussleerstellen. Dies hat zur Folge, dass der elektrische Widerstand während der Leerstellenausheilung zurückgebildet wird. Die Versetzungsdichte hingegen wird während dieser Prozessstufe kaum verringert und wenn überhaupt erfolgt die Reduzierung durch Auslöschung gegenläufiger Versetzungen. Auch der Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs ist kaum nennenswert. 

Merke

Die eigentliche Erholung erfolgt durch den Ausgleich von Fehlern, die durch geradliniges Gleiten entstehen, indem Versetzungen den Platz wechseln

Polygonisation

Wird ein vielkristalliner Werkstoff plastisch verformt, so enthält der Werkstoff verbogene Gleitpakete mit vielen ungleichmäßig verteilten Versetzungen, die dicht an Korngrenzen liegen, da dort ihr Weiterwandern behindert wird. Die sich dabei aufstauende potentielle Energie löst im System die Bestrebung aus diese abzugeben um sich wieder zu entspannen. Führt man dem System nun Wärme zu, so steigt infolgedessen die Beweglichkeit der Atome. Dies hat zur Folge, dass die Versetzungen wandern und sich in den Gitterebenen sammeln. Dies wiederum führt dazu, dass die Gitterteile, die dazwischen liegen, sich unter Energieabgabe geraderichten und unverspannte, nur wenig gegeneinander verkantete Blöcke bilden. 

Polygonisation (Schema)
Polygonisation (Schema)

Der Name dieses Prozesses der Kristallerholung ist Polygonisation. Sie bewirkt beispielsweise eine fast vollständige Wiederherstellung der elektrischen Leitfähigkeit. In welchem Ausmaß sich dabei auch die mechanischen Eigenschaften wiederherstellen lassen, hängt von folgenden Faktoren ab:

  1. Dem Werkstoff,
  2. der Temperatur,
  3. der Zeit.

Beispiel

So zeigt sich, dass Stahl bei Raumtemperatur kaum eine Erholung aufweist, wo hingegen sich Aluminium unter dieser Bedingung besonders gut erholt. 

Merke

Eine vollständige Erholung von der Kaltverformung ist nur den Einkristallen vorbehalten und das auch nur, wenn besonders günstige Bedingungen vorliegen. 

Ob und in welchem Maß eine Kristallerholung letztlich stattgefunden hat, lässt sich mit Hilfe von Röntgenstrahlen nachweisen.