Rekristallisation beschreibt in der Metallkunde den Abbau von Gitterfehlern durch Neubildung des Gef\u00fcges aufgrund von Keimbildung und Kornwachstum. Was bedeutet das? Ausgangspunkt ist die Beobachtung, dass ein metallischer Werkstoff, wenn man ihn bei Raumtemperatur verformt, z.B. durch wiederholtes Hin-und-her-Biegen, fester wird. Wir sagen: der Werkstoff verfestigt. Da Raumtemperatur, verglichen mit sonst \u00fcblichen Temperaturen, bei der Metallverarbeitung eher kalt ist, sprechen wir auch von Kaltverfestigung. Was passiert nun bei der Kaltverfestigung? Die Verformung metallischer Werkstoffe ist ganz wesentlich von Versetzungen abh\u00e4ngig. Das sind Fehler im Kristallaufbau, die durch ihre Bewegung jede beliebige makroskopische Form\u00e4nderung des Werkstoffs erzeugen k\u00f6nnen. Wird nun die Bewegung der Versetzungen behindert, kann sich der Werkstoff nicht mehr weiter verformen, er wird zunehmend fester. Wie k\u00f6nnen wir die Bewegung von Versetzungen behindern? Ganz einfach, indem wir immer mehr Versetzungen in den Werkstoff hineinpacken. Dann kommt es zum Stau, wie auf der Autobahn. Unser kaltverfestigter Werkstoff enth\u00e4lt also ziemlich viele Versetzungen, die sich alle gegenseitig daran hindern, durch den Werkstoff zu laufen.<\/p>\n
Was ist nun, wenn wir aber den Werkstoff weiter verformen wollen? Dann m\u00fcssen wir zuerst einen ganzen Teil der Versetzungen loswerden, damit sich die anderen wieder ungehindert bewegen k\u00f6nnen. Jetzt kommt die Rekristallisation ins Spiel. Wir schauen uns noch einmal den ersten Satz an: \u201eRekristallisation beschreibt in der Metallkunde den Abbau von Gitterfehlern \u2026\u201c. \u201eAbbau von Gitterfehlern\u201c bezieht sich also haupts\u00e4chlich auf den Abbau der hinderlichen Versetzungen. Wie werden die Versetzungen abgebaut? Durch Keimbildung und Kornwachstum. Im verformten Werkstoff werden also neue K\u00f6rner gebildet, deren Wachstum die st\u00f6renden Versetzungen beseitigt. Das ist ganz \u00e4hnlich dem Erstarrungsvorgang, bei dem in der Schmelze Keime gebildet werden, die dann wachsen und schlie\u00dflich den Festk\u00f6rper ergeben. Unterschied ist allerdings, dass der Werkstoff w\u00e4hrend des ganzen Vorgangs der Rekristallisation fest bleibt.<\/p>\n
Rekristallisation erfolgt bei einer Rekristallisationsgl\u00fchung, d.h. in der Regel bei h\u00f6heren Temperaturen. Bei St\u00e4hlen liegen z.B. Rekristallisationstemperaturen zwischen 600\u00b0C und 700\u00b0C vor. Es bilden sich neue K\u00f6rner im Werkstoff, die von Korngrenzen umgeben sind. Die Bewegung der Korngrenzen sorgt daf\u00fcr, dass die neugebildeten K\u00f6rner wachsen. Bei dieser Korngrenzenbewegung werden die hinderlichen Versetzungen durch die Korngrenzen aufgesammelt, so \u00e4hnlich wie der Schmutz beim Staubsaugen. Hinter den Korngrenzen, d.h. innerhalb der neugebildeten K\u00f6rner gibt es dann nur noch wenige, aber wieder bewegliche Versetzungen. Diesen Vorgang kann man gut beobachten, indem man z.B. die H\u00e4rte im Verlauf der Rekristallisation bestimmt. Die H\u00e4rte ist ein gutes Ma\u00df f\u00fcr die Zahl der hinderlichen Versetzungen. Nimmt die H\u00e4rte ab, bedeutet das, dass auch die Zahl der Versetzungen abnimmt.<\/p>\n
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\nDie erste Abbildung zeigt einen typischen H\u00e4rteverlauf w\u00e4hrend der Rekristallisation. Am Anfang passiert erst einmal gar nichts \u2013 das ist die sogenannte Inkubationszeit. In dieser Zeit m\u00fcssen zun\u00e4chst neue K\u00f6rner gebildet werden. Sobald diese wachsen, sinkt die H\u00e4rte, da mit dem Wachsen der K\u00f6rner eine Abnahme der Zahl der Gitterfehler verbunden ist.<\/p>\n
In der zweiten Abbildung ist der Ablauf der Rekristallisation veranschaulicht. Das erste Bild (t=0min) zeigt den Werkstoff nach der Kaltverformung, in diesem Fall nach dem Kaltwalzen. Man kann gut die durch das Walzen langgestreckten K\u00f6rner erkennen. Nach drei Minuten Gl\u00fchung zeigt sich bereits ein neues Korn im Werkstoff. Man erkennt, dass innerhalb dieses neuen Korns kaum weitere Strukturen, die auf Gitterfehler hindeuten, zu erkennen sind. Die neugebildeten K\u00f6rner sind stets ziemlich fehlerfrei. Im weiteren Verlauf der Gl\u00fchung erscheinen zun\u00e4chst immer weitere K\u00f6rner. Au\u00dferdem k\u00f6nnen die bereits vorhandenen neuen K\u00f6rner wachsen.<\/p>\n
Nach 3,5 Minuten schlie\u00dflich ist fast die gesamte Struktur des Walzens verschwunden, die neu gebildeten K\u00f6rner sind nun so gro\u00df, dass sie zusammensto\u00dfen. An diesem Punkt ist die Rekristallisation beendet. Weiteres Gl\u00fchen bewirkt nun ein weiteres Wachstum der K\u00f6rner, wie im letzten Bild zu erkennen ist. Das ist in der Regel unerw\u00fcnscht. Man m\u00f6chte das Ende der Rekristallisation m\u00f6glichst gut abpassen, damit man einen Werkstoff mit kleinen, \u00e4hnlich gro\u00dfen K\u00f6rnern erh\u00e4lt. Werkstoffe mit feink\u00f6rnigen Strukturen zeichnen sich n\u00e4mlich durch besonders gute Eigenschaften aus.<\/p>\n
![\"rekristallisation\"](\"http:\/\/www.bildungsgutschein.com\/images\/pic-wsblog\/rekristallisation\/rekristallisation1.jpg\")
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Mit Hilfe der Rekristallisation ist man demnach in der Lage, die Struktur eines Werkstoffs zu beeinflussen, die Zahl der Gitterfehler zu reduzieren und die Gr\u00f6\u00dfe der K\u00f6rner zu ver\u00e4ndern. Das ist immer dann interessant, wenn es keine andere M\u00f6glichkeit gibt, die Korngr\u00f6\u00dfe zu beeinflussen, z.B. in umwandlungsfreien St\u00e4hlen. Bei St\u00e4hlen, die Umwandlungen durchlaufen, l\u00e4sst sich die Korngr\u00f6\u00dfe ebenfalls durch das Normalisierungsgl\u00fchen, auch Normalgl\u00fchen genannt, ver\u00e4ndern.<\/p>\n
Voraussetzung f\u00fcr die Rekristallisation ist aber, dass eine bestimmte Menge an Gitterfehlern im Werkstoff vorhanden ist. Die Rekristallisationstemperatur (Temperatur, die bei der Rekristallisation stattfindet) steigt mit abnehmender Zahl an Gitterfehlern. Daher gibt es eine kritische Gitterfehlerzahl, unterhalb derer keine Rekristallisation mehr stattfinden kann. Technisch betrachtet man aber nicht die Zahl der Gitterfehler, sondern die Gr\u00f6\u00dfe der Verformung \u2013 den sogenannten Umformgrad, da sich dieser leichter ermitteln l\u00e4sst als die Zahl der Gitterfehler. Unterhalb eines kritischen Umformgrades (ca. 5%) findet keine Rekristallisation mehr statt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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