Austenit (Phase)

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Austenit ist die metallographische Bezeichnung für die kubisch-flächenzentrierte Modifikation (Phase) des reinen Eisens und seiner Mischkristalle. [1]

Struktur und Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die austenitische Phase (definiert durch die kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur) kommt zwischen den Temperaturen 1392 °C und 911 °C als γ-Eisen bei reinem Eisen vor. Bei der Abkühlung bildet sie sich aus dem δ-Ferrit durch eine polymorphe Umwandlung.[2]

Kommt Kohlenstoff als Legierungselement hinzu, liegt der Austenit als Einlagerungsmischkristall vor.

Das kubisch-flächenzentrierte Austenitgitter verfügt über Oktaederlücken mit einem Radius von 0,41 R. Trotz der größeren Packungsdichte vermag Austenit daher deutlich mehr Kohlenstoffatome zu lösen als das krz-Ferritgitter.[1]

Die Kohlenstofflöslichkeit des Austenits liegt bei einer Temperatur von 723 °C bei 0,8 %. Die maximale Löslichkeit liegt bei 1147 °C mit 2,06 % Kohlenstoff, siehe Eisen-Kohlenstoff-Diagramm.

Die Diffusionsgeschwindigkeit im Austenit ist kleiner als im Ferrit.[3]

Die austenitische Phase hat paramagnetische Eigenschaften (nicht magnetisierbar).[4]

Stabilität und Einflüsse von Legierungselementen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Binäre Fe-C-Legierungen wandeln sich beim Abschrecken auf Raumtemperatur bei geringen Kohlenstoffgehalten vollständig in Martensit um. Bei höheren Kohlenstoffgehalten bleibt ein mit dem Kohlenstoffgehalt zunehmender Anteil Austenit als Restaustenit neben Martensit erhalten. Bei langsamer Abkühlung aus dem Austenit-Gebiet kommt es zur Ausscheidung von Perlit, einem lamellenartig strukturierten Gemisch aus Ferrit und Zementit.[5]

Die Bildung der austenitischen Phase kann durch austenit- oder ferritstabilisierende Elemente beeinflusst werden.

Austenitstabilisierende Legierungselemente sind Nickel, Kohlenstoff, Mangan, Stickstoff und Kobalt. Sie stabilisieren oder erweitern den Existenzbereich des γ-Einphasenraums zu höheren und/oder niedrigeren Temperaturen.[6] Ist der Gehalt dieser Legierungselemente ausreichend hoch, verbleibt das gesamte Stahlgefüge bei Raumtemperatur metastabil im Austenitzustand, wenn die Martensitstarttemperatur unterhalb der Raumtemperatur liegt (austenitische Stähle).[7]

Ferritstabilisierende Legierungselemente sind unter anderem Chrom, Aluminium, Titan, Silicium, Vanadium und Molybdän. Sie bewirken ein abgeschlossenes γ-Feld. Bei genügendem Gehalt an diesen Legierungselementen ist das γ-Feld so stark abgeschnürt, dass sich der Stahl beim Erwärmen nicht in Austenit umwandelt (ferritischer Stahl).[6]

Die Löslichkeit des Kohlenstoffs im Austenit wird durch Legierungselemente verringert, wodurch sich die eutektoide Konzentration verschiebt.[8]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Wolfgang Bergmann: Werkstofftechnik 1. 7., neubearbeitete Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2013, ISBN 978-3-446-43581-0, S. 215.
  2. Wilhelm Domke: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung. 10., verbesserte Auflage, Cornelsen-Velhagen & Klasing, 2001, ISBN 3-590-81220-6, S. 78.
  3. Bargel/Schulze (Hrsg.): Werkstoffkunde. 11. Auflage, Springer, Berlin/Heidelberg 2012, ISBN 978-3-642-17716-3, S. 176.
  4. Herausgeber Edelstahl-Vereinigung e. V. mit Verein Deutscher Eisenhüttenleute (VDEh) (Hrsg.): Nichtrostende Stähle. 2., neubearbeitete Auflage, Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf 1989, ISBN 3-514-00333-5, S. 21.
  5. H. Oettel, H. Schuhmann, Metallografie. 14. Auflage, Willey-VCH Verlag GmbH& Co. KGaA, Weinheim 2005, ISBN 3-527-30679-X, S. 401.
  6. a b Wilhelm Domke: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung. 10. verbesserte Auflage, Cornelsen-Velhagen & Klasing, 2001, ISBN 3-590-81220-6, S. 160.
  7. Wolfgang Bergmann: Werkstofftechnik 1. 7. neu bearbeitete Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2013, ISBN 978-3-446-43581-0, S. 227.
  8. H. Oettel und H. Schuhmann, Metallografie, 14. Auflage, Willey-VCH Verlag GmbH& Co. KGaA, Weinheim, 2005, S. 667, ISBN 3-527-30679-X