Читать книгу Grundlagen der Funktionswerkstoffe für Studium und Praxis - Janko Auerswald - Страница 31

Kaltverfestigung kann zum einen erwünscht sein, wenn es darum geht, bei Blechen eine möglichst hohe Streckgrenze zu erreichen (Festigkeitssteigerung). Kaltverfestigung ist aber dann unerwünscht, wenn es darum geht, über Kaltumformverfahren Halbzeuge und fertige Teile mit einem hohen Verformungsgrad herzustellen. Über den Vorgang der Rekristallisation lassen sich die Folgen einer Kaltumformung (Kaltverfestigung) rückgängig machen, so dass der Werkstoff sein ursprüngliches Formänderungsverhalten zurückbekommt.

Die Rekristallisation beruht darauf, dass der Werkstoff durch die Kaltumformung eine höhere innere Energie erhält und die Tendenz hat, in einen energieärmeren Zustand zurückzukehren. Dies ist bei erhöhter Temperatur möglich. Die entsprechende Glühbehandlung heißt Rekristallisationsglühen. Bei der Rekristallisation, die oberhalb einer Temperatur von etwa 40 % des Schmelzpunktes (in Kelvin) des Metalls oder der Legierung abläuft, wachsen aus Energiezentren (z. B. Gitterfehler wie Versetzungen) neue Körner, so dass ein gleichmäßiges Gefüge aus unverformten Körnern entsteht. Wird die Glühzeit überschritten, kommt es zu einer Kornvergröberung. Dies ist in der Regel nicht erwünscht, weil damit die Sprödigkeit zunimmt.

Je höher der Verformungsgrad, desto mehr Versetzungen liegen als Energiezentren für die Keimbildung vor, desto feinkörniger wird das Gefüge nach der Rekristallisation (Abb. 2.26).

Die Rekristallisationstemperatur T_Rek_r als 0.4-Faches der Schmelztemperatur T_M (in Kelvin gerechnet) ist ein Unterscheidungsmerkmal zwischen Kalt- und Warmumformung:

Eine Umformung oberhalb der Rekristallisationstemperatur ist definitionsgemäß eine Warmumformung, unterhalb der Rekristallisationstemperatur eine Kaltumformung. In diesem Sinne ist eine Umformung von Eisen bei 400 °C eine Kaltumformung, eine Umformung von Zinn bei 40 °C hingegen eine Warmumformung. Auf der Kalt- bzw. Warmumformung basieren einige wichtige Umformverfahren, z. B. Kaltwalzen (Verfestigung der Bleche) und Warmwalzen (,,beliebige“ Umformgrade möglich).

Abb. 2.26 Rekristallisierter Zugstab aus Aluminium. Im Bereich nahe der Bruchstelle (rechts) warderQuerschnittam kleinsten und die mechanische Spannung, die Versetzungsdichte und der Verformungsgrad am größten. Daher sind die Kristalle des Rekristallisationsgefüges dort kleiner als in derwenigerverformten Zone mitgrößerem Querschnitt, kleinerer mechanischer Spannung und Versetzungsdichte, wo die Körner nach der Rekristallisation größer sind (links).