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Anlassversprödung in legierten Stählen

1920
Metallurgische Analyse von legierten Stählen mit Schwerpunkt auf der Anlassversprödung in einer Laborumgebung.

Anlassversprödung ist eine Verringerung der Zähigkeit bestimmter legierter Stähle, die durch Halten in einem bestimmten Temperaturbereich (ca. 375–575 °C) oder langsames Abkühlen über diesen Temperaturbereich verursacht wird. Dieses Phänomen wird durch die Absonderung von Verunreinigungselementen (z. B. Phosphor, Zinn, Antimon) an den Korngrenzen verursacht, was den Zusammenhalt zwischen den Körnern schwächt und interkristalline Brüche fördert.

Der Mechanismus der Anlassversprödung ist ein klassisches Beispiel für Gleichgewichtsseigerung. Bei erhöhten Temperaturen lösen sich Fremdatome in den Metallkörnern. Kühlt der Stahl in den Versprödungsbereich ab, werden diese Verunreinigungen weniger löslich und wandern energetisch günstig in die energiereicheren Bereiche der Korngrenzen. Bestimmte Legierungselemente wie Mangan und Nickel können sich mit den Verunreinigungen mitseigern und den Effekt verstärken. Die Folge ist ein drastischer Anstieg der Duktil-Spröd-Übergangstemperatur (DBTT), was bedeutet, dass der Stahl bei Temperaturen, bei denen er eigentlich zäh sein sollte, spröde brechen kann.

Ein wesentliches Merkmal der Anlassversprödung ist ihre Reversibilität. Wird ein versprödetes Bauteil wieder auf eine Temperatur oberhalb des kritischen Bereichs (z. B. > 600 °C) erhitzt und anschließend schnell abgekühlt (abgeschreckt), lösen sich die Verunreinigungen wieder in den Körnern auf, und die Zähigkeit wird wiederhergestellt. Dieses Verständnis war eine entscheidende Neuerung in der physikalischen Metallurgie und zeigte, dass mechanische Eigenschaften nicht statisch sind, sondern sich durch subtile, zeitabhängige Veränderungen der Mikrochemie an inneren Grenzflächen verschlechtern können. Dies führte zu tiefgreifenden Veränderungen in der Stahlherstellung und der Wärmebehandlung von Schwerlastbauteilen.

UNESCO Nomenclature: 3308
- Werkstoffkunde

Typ

Physikalischer Prozess

Unterbrechung

Wesentlich

Verwendung

Weit verbreitete Verwendung

Vorläufersubstanzen

  • Entwicklung von legierten Stählen durch Zugabe von Elementen wie Chrom, Nickel und Mangan
  • Fortschritte in der Metallographie zur Betrachtung der Mikrostruktur von Metallen
  • Verständnis der Diffusionsprozesse in Festkörpern (Ficksche Gesetze)
  • industrielle Nachfrage nach hochfesten Stählen für Anwendungen wie Kanonen, Kessel und Turbinen
  • Entwicklung standardisierter mechanischer Tests wie dem Charpy-Schlagversuch zur Quantifizierung der Zähigkeit

Anwendungen

  • strenge Kontrolle der Wärmebehandlungsverfahren für große Stahlschmiedeteile wie Turbinenrotoren und Druckbehälter
  • Spezifikation hochreiner Stahlsorten mit niedrigen Gehalten an p, sn, sb und as für kritische Anwendungen
  • Entwicklung von Legierungen mit Molybdän oder Wolfram, die dazu beitragen, Verunreinigungen zu entfernen und die Entmischung zu verringern
  • Fehleranalyse von Industriekomponenten, die im Versprödungstemperaturbereich betrieben werden

Patente:

NA

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