Rekristallisation und Erholung – Kristallerholung

Summary

In diesem Lehrvideo wird der Prozess der Kristall-Erholung nach plastischer Verformung erklärt. Der Vorgang zielt darauf ab, die durch Verformung entstandenen inneren Spannungen im Material abzubauen, ohne das Gefüge oder die Korngröße zu verändern. Die Kristall-Erholung erfolgt durch das Erhitzen des Materials, wodurch Versetzungen im Kristallgitter reduziert und die mechanische Festigkeit verbessert wird. Es werden verschiedene Mechanismen wie die Annihilation und Rekombination von Versetzungen sowie die Bildung von Subkörnern beschrieben. Diese Prozesse erhöhen die Duktilität und verlängern die Lebensdauer von Werkstoffen, ohne die ursprüngliche Struktur zu verändern.

Takeaways

• 😀 Die Kristallerholung beschreibt den Vorgang, bei dem das Kristallgitter nach plastischer Verformung entspannt wird, ohne dass es zu einer Neubildung des Gefüges kommt.
• 😀 Ziel der Kristallerholung ist der Abbau innerer Spannungen im Werkstoff, was die mechanischen Eigenschaften des Materials verbessert.
• 😀 Die Erholung tritt nicht nur nach plastischer Verformung auf, sondern auch nach Abschrecken oder nach Bestrahlung mit energiereichen Teilchen.
• 😀 Der Erholungsprozess erfolgt durch Temperaturerhöhung, die es ermöglicht, die erhöhte Energie im Material abzubauen und die ursprünglichen Eigenschaften des Gefüges wiederherzustellen.
• 😀 Es gibt zwei Hauptarten der Kristallerholung: die dynamische Erholung, die während der Verformung stattfindet, und die statische Erholung, die nach der Verformung erfolgt.
• 😀 Während der Kristallerholung treten zwei parallele Effekte auf: Ausheilung von Null- und eindimensionalen Gitterfehlern sowie Reduktion der Versetzungsdichte.
• 😀 Die Animation von Versetzungen führt zur Vernichtung von Versetzungen mit ungleichen Vorzeichen, was die Versetzungsdichte verringert.
• 😀 Bei der Polygamisation (Versetzungsrekombination) ordnen sich Versetzungen gleichen Vorzeichens neu und bilden kleine Winkelkorngrenzen, die die innere Energie des Werkstoffs senken.
• 😀 Der Prozess der Kristallerholung führt zu einer besseren Plastizität des Werkstoffs, wodurch die Formbarkeit und Lebensdauer des Materials erhöht werden.
• 😀 Trotz der Verbesserung der Plastizität und Lebensdauer bleiben das ursprüngliche Gefüge und die Kornstruktur des Werkstoffs weitgehend unverändert.
• 😀 Kristallerholung wird in der Praxis beispielsweise beim Spannungsarmglühen, der künstlichen Alterung von Federn oder der Steigerung der Leitfähigkeit von kaltgeformtem Kupfer angewendet.

Q & A

Was versteht man unter Kristall-Erholung?

Kristall-Erholung bezeichnet den Vorgang, bei dem sich das Kristallgitter nach einer plastischen Verformung entspannt, ohne dass eine Neubildung des Gefüges oder eine Verschiebung der Korngrenzen stattfindet.

Warum ist die Kristall-Erholung wichtig?

Die Kristall-Erholung ist wichtig, um die durch plastische Verformung oder hohe Temperaturen entstandenen inneren Spannungen abzubauen und die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs zu verbessern.

Welche Prozesse finden bei der Kristall-Erholung statt?

Bei der Kristall-Erholung wirken zwei Hauptprozesse: die Ausheilung von 0-dimensionalen (Punkt-)Fehlern und 1-dimensionalen (Versetzungs-)Fehlern sowie die Umordnung von Atomen im Kristallgitter, was zu einer Reduktion der inneren Spannungen führt.

Was sind die Hauptunterschiede zwischen dynamischer und statischer Erholung?

Die dynamische Erholung findet während des Umformens eines Materials statt, während die statische Erholung nach der Deformation erfolgt, wenn das Material nachträglich einer Temperaturbehandlung unterzogen wird.

Wie wirken sich Versetzungen auf die Kristallstruktur aus?

Versetzungen führen zu einer Verzerrung der Kristallstruktur, indem sie die regelmäßige Anordnung der Atome im Kristallgitter stören. Ihre Reduktion während der Erholung verringert die inneren Spannungen und verbessert die plastische Verformbarkeit des Werkstoffs.

Was versteht man unter der 'Animation' von Versetzungen?

Die 'Animation' von Versetzungen bezieht sich auf den Prozess, bei dem sich Versetzungen mit entgegengesetzten Vorzeichen treffen und ihre Verzerrungsenergie vollständig freisetzen, wodurch sie annihiliert werden.

Wie beeinflusst die Temperatur die Kristall-Erholung?

Die Kristall-Erholung erfolgt typischerweise bei Temperaturen von etwa 40% der homologen Temperatur (bezogen auf die Schmelztemperatur des Werkstoffs), was den notwendigen Energieabbau zur Reduktion von inneren Spannungen ermöglicht.

Was ist Polygonisation und wie trägt sie zur Erholung bei?

Polygonisation ist der Prozess, bei dem sich Versetzungen mit gleichen Vorzeichen zusammenlagern, um größere Versetzungen zu bilden, die dann an den Korngrenzen ausgerichtet werden. Dies reduziert die Verzerrung im Kristallgitter und trägt zum Spannungsabbau bei.

Wie verändert sich das Gefüge des Werkstoffs während der Kristall-Erholung?

Das Gefüge des Werkstoffs bleibt während der Kristall-Erholung weitgehend unverändert. Es kommt zu keiner Neubildung des Gefüges, jedoch wird die plastische Verformbarkeit des Materials verbessert.

In welchen praktischen Anwendungen wird die Kristall-Erholung genutzt?

Die Kristall-Erholung wird in verschiedenen Bereichen angewendet, wie z.B. beim Spannungsarmglühen, in der künstlichen Alterung von Federn und bei der Verbesserung der Leitfähigkeit von kalt verformtem Kupfer.