Metalle II, Teil c - Lehrstuhl Metallische Werkstoffe, Universität ...

Metalle II, MaWi-Diplom, 7. Sem. Uwe Glatzel Modul WM4, MSE, 1.Sem.
Hier ist ρ das spezifische Gewicht des Materials. Dies ist identisch mit der Wellengleichung
für die Transversalwelle mit c = G 2 t
. Dies ergibt bei einer Versetzungsdichte von 10 12 m -2
ρ
(Versetzungsdichte in Realkristallen) bis 10 16 m -2 (kaltverformtes Material) ein γ&
max
von ca.
10 5 - 10 10 1/s.
Eine anschauliche Erklärung ist durch die Bewegung der Atome gegeben. Durchläuft eine
Versetzung den Kristall, so müssen die Atome beschleunigt und gebremst werden. Dies führt
zu Energieabstrahlung in Form von Gitterwellen. Die Kinetik ist stark vom
Versetzungscharakter abhängig. => Es wird angenommen, dass eine Stufenversetzung ca.
10-50 schwächer gebremst wird als eine Schraubenversetzung, im Gegensatz dazu ist die
Linienenergie einer Schraubenversetzung um ca. 50% geringer als die einer Stufenversetzung
(siehe das übernächste Kapitel).
In realen Werkstoffen ist die Versetzungsbeweglichkeit nochmals stark eingeschränkt. Die
freie Weglänge zur Beschleunigung steht nicht zur Verfügung, andere Gitterbaufehler
bremsen, bzw. behindern die Bewegung.
Die Einflussgrößen auf die Versetzungsbeweglichkeit wirken nur in geringem Maße auf die
Bindungskräfte zwischen den Atomen. Übersteigt die Streckgrenze (Beginn der Spannung,
die den Beginn der Versetzungsbewegung kennzeichnet) die Bruchfestigkeit σ B , so ergibt
sich sprödes Werkstoffverhalten.
Stark vereinfachte Interpretation der Gleichung:
γ = b⋅ρ⋅ x
Wird die Versetzungsbeweglichkeit stark behindert ( x → 0), so verringert sich die
Sicherheitsspanne, der Werkstoff hat kein Formänderungsvermögen mehr (da γ → 0).
Dadurch steigt zwar die Elastizitätsgrenze (σ 0.2 nimmt zu), aber der Werkstoff verhält sich
spröde.
=> In der Regel haben festigkeitssteigernde Maßnahmen eine versprödende Wirkung, die sich
in einer Zunahme der Kerbschlagempfindlichkeit äußern.
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