Wärmebeständigkeit einer Legierung

Sie hängt von der Korngröße und der bevorzugten Verteilung von Verunreinigungen um die Kristalle herum ab. Die Wärmebeständigkeit kann durch die Anhäufung von Verunreinigungen im Grenzvolumen drastisch verringert werden, wodurch die festen Verbindungen zwischen den Kristallen geschwächt werden.

Vergleichende Stahleigenschaften

Grobkörniger Stahl weist einen höheren Grad an Kriechfestigkeit auf als feinkörniger warmgewalzter Stahl. Die für die Rekristallisation erforderliche Temperatur wurde während des Versuchs leicht überschritten. Der grobkörnige Stahl wies daher eine weniger steile Linienneigung im Diagramm auf. Aus den Versuchsergebnissen lassen sich die folgenden Schlussfolgerungen ziehen. Die feinkörnigen Legierungen weisen bei der Prüfung bei Raumtemperatur und bei reduzierter Temperatur eine höhere Festigkeit auf. Bei höheren Temperaturen weisen grobkörnige Legierungen eine hohe Wärmebeständigkeit auf, aber ihre Duktilität nimmt ab. Diese Eigenschaften gelten auch für Legierungen mit austenitischem Gefüge und für Legierungen mit Ferritgefüge.

Der Einfluss von Verunreinigungen

Wenn Legierungen Verunreinigungen enthalten, ist die Korngröße der entscheidende Faktor. Schädliche Verunreinigungen, die in die Grenzbereiche eindringen, senken die Wärmebeständigkeit. Wenn eine Legierung zu erstarren und zu kristallisieren beginnt, neigen Verunreinigungen dazu, sich in der Grenzzone anzusammeln. Diese Tendenz ist bei gegossenem Material stärker ausgeprägt als bei verformtem Material. Das verformte Material hat jedoch auch eine schwächere Korngrenzenfestigkeit bei hohen Temperaturen. Eine Ausnahme bilden Molybdän, Wolfram, Niob und andere hitzebeständige Legierungselemente, deren Legierungsfestigkeit bei hohen Temperaturen in geringen Mengen positiv beeinflusst werden kann.

Auswirkung der Heterogenität

Die Hitzebeständigkeit nimmt auch ab, wenn das Material unterschiedliche Korngrößen aufweist. Nur eine Probe mit einem homogenen Korngefüge weist eine hohe Hitzebeständigkeit auf. Wird eine Probe mit heterogener Kornzusammensetzung bei hoher Temperatur belastet, kann dies zu Rissen im Material an der Korngrenze führen. Eine Legierung mit gröberen Körnern ist hitzebeständiger und praktischer. Bei der Prüfung der Werkstoffe verschiedener Proben auf Langlebigkeit wurden Korngrenzenrisse beobachtet, die in keinem Zusammenhang mit dem Versagen der Proben standen. Die plastischen Eigenschaften des Werkstoffs werden in der zweiten Prüfphase stark reduziert.

Einfluss der Oberflächenqualität

Proben, die vernickelt waren, und solche ohne einen solchen Schutz zeigten bei den Festigkeitsprüfungen keine Unterschiede. Proben mit polierter Oberfläche rissen deutlich später als solche mit rauer, unbehandelter Oberfläche.

Auswirkung der Wärmebehandlung

Die Überhitzung von Schmiedestücken aus Stahl führt zu einer Verringerung der Hitzebeständigkeit. Überhitzung führt zu Gefügevergröberung und intergranularer Oxidation. Die Temperaturbedingungen müssen genau überwacht werden. Bei warmgewalzten und warmumgeformten Werkstoffen kommt es bei der Alterung zu einer Abnahme der Wärmebeständigkeit, wenn die Verarbeitungstemperatur zu hoch ist.

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