ZTU-Diagramme und Grundlagen der Stahlkunde

ZTU-Diagramm: Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild

6. ZTU-Diagramm skizzieren – wozu und was ist das?
Das Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild (ZTU-Diagramm) ist ein Umwandlungsdiagramm bei Abkühlung. Es ist wichtig, um feststellen zu können, welchen Stoff man in welcher Art und in welcher Geschwindigkeit abkühlen muss, um die erwünschte Zusammensetzung zu erhalten. Die bei einem bestimmten Abkühlungsverlauf gebildeten Gefüge und die entstehende Härte können aus ZTU-Schaubildern abgelesen werden.

Das kontinuierliche ZTU-Schaubild beschreibt die Gefügezustände bei gleichbleibender Abkühlungsgeschwindigkeit von der Härtetemperatur auf Raumtemperatur. Dazu folgt man einer Abkühlungslinie im ZTU-Schaubild und liest den jeweils beim Verlassen eines Gefügebereichs genannten Prozentgehalt des Gefüges ab. Der fehlende Rest zu 100 % ist Martensit.

• Perlit: Ein lamellar angeordneter eutektoider Gefügebestandteil des Stahles.
• Zementit: Eine Verbindung von Eisen und Kohlenstoff der Zusammensetzung Fe₃C.
• Ledeburit: Bestimmte eutektische Gefüge der Eisen-Kohlenstoff-Legierungen.
• Austenit: γ-Mischkristalle von Eisen-Legierungen.

Definition von Stahl und Gefügeeigenschaften

5. Welchen Werkstoff bezeichnet man als Stahl? Welches spezielle Fe-C-Gefüge darf nicht auftreten?
Ferrit: Technisch kein Stahl, ungefähr 0 % C-Eisen.

Eisen-Seigerung: Dies sind Entmischungen einer Schmelze bei der Metallherstellung, die unmittelbar zu einer örtlichen Zu- oder Abnahme von bestimmten Elementen innerhalb des Mischkristalls führen. Sie entstehen beim Übergang der Schmelze in den festen Zustand (das Phasendiagramm ist dafür geeignet).

Eutektikum: Ein Phasengleichgewicht lässt die Umgebungsbedingungen in nur einem kleinen Bereich frei wählen.

Phasendiagramme: Soliduslinie und Eutektoide

Eutektikale (Soliduslinie): Dies ist die Linie oder Grenze im Phasendiagramm, die den Bereich fester Phasen von den Bereichen „fester und flüssiger Phasen“ trennt.

Eutektoide: Dies ist die Linie im Phasendiagramm, an der man die einzelnen Punkte ablesen kann. Eine Rekristallisation findet innerhalb bereits vollständig fester Phasen statt.

Zwillingsbildung und Versetzungen im Kristall

Zwillingsbildung: Diese bezeichnet einen Verformungsmechanismus kristalliner Festkörper.

• Thermische Zwillingsbildung: Dies sind Rekristallisationszwillinge, die bei der Rekristallisation entstehen.
• Mechanisch gebildete Zwillinge: Diese sind aufgrund einer äußeren Belastung entstanden. Beim Abgleiten von Kristallbereichen klappen einzelne Bereiche um.

Versetzungen: Dies sind linienförmige Störungen im Kristallaufbau. Sie bewirken einen erheblichen Unterschied zwischen der theoretischen und der tatsächlichen Festigkeit eines Kristalls. Sie sind es, die für die große Verformbarkeit metallischer Werkstoffe verantwortlich sind.