Untersuchungen zu Frühstadien der Ausscheidungsbildung in ...

14 KAPITEL 2. KRISTALLDEFEKTEeine Versetzung durch diesen Kristall, kann es dazu kommen, dass die Stapelfolgezu ABCABCBCABC verändert wird (vergleiche z.B. [Hor06]). Diesefehlerhaft liegenden Atomlagen werden dann als Stapelfehler bezeichnet.2.4 AusscheidungshärtungEs gibt heute keinen Strukturwerkstoff, der als chemisch rein, auch nicht imtechnischen Sinne, angesehen werden könnte. Vielmehr bestehen Werkstoffezumeist aus zwei oder deutlich mehr Komponenten, wobei das bekanntesteBeispiel wohl die Kombination aus Eisen und Kohlenstoff sein dürfte. Dieszeigt aber auch schon, dass der Werkstoff Stahl mehr ist als die bloße Summeseiner Bestandteile. Ein weiteres Beispiel ist Bronze, ein Material nach welchemein ganzer Abschnitt der Menschheitsgeschichte benannt wurde. DerZusatz von Zinn zu Kupfer, wodurch sich ja Bronze ergibt, erniedrigt nichtnur den Schmelzpunkt der Legierung, sondern macht diese auch härter.Für die Härtung eines Materials bzw. für die Verbesserung von dessen mechanischerFestigkeit (Härte ist kein physikalisch wohldefinierter Begriff imeigentlichen Sinne) gibt es verschiedene Mechanismen, die im folgenden allekurz vorgestellt werden sollen. Besonderes Augenmerk muss jedoch der sogenanntenAussscheidungshärtung geschenkt werden, beruht auf ihr doch dieHärtung von vielen Aluminiumlegierungen.Grundlegend für das Verständnis aller Härtungsmechanismen ist die Einsicht,dass plastische Verformung und damit auch die Härte eines Werkstoffs vonder Bewegungsfähigkeit von Versetzungen durch eben diesen abhängen. Aufder mikroskopischen Ebene muss es also bei allen Werkstoffen darum gehen,Versetzungen Hindernisse in den Weg zu legen, um ihre Bewegungsfähigkeiteinzuschränken. Der Effekt aller denkbaren Hindernisse besteht dann darin,den Kristall lokal derart stark zu stören, d.h. ein derart starkes Verzerrungsfeldherbeizuführen, dass die Abgleitung von Versetzungen effektiv behindertwird.Die Kaltverfestigung und Kornfeinung sind Härtungsmechanismen, die nichtauf dem Zusatz von Legierungselementen beruhen. Unter Kaltverfestigungversteht man die Verfestigung eines Werkstoffs durch mechanische Beanspruchung.Durch diese werden immer mehr Versetzungen erzeugt, die schließlichselbst den Kristall derart verzerren, dass sie ihre Gleitung gegenseitig behindern.In einem polykristallinen Material muss man nun noch zusätzlichbeachten, dass in ein Korn nur eine bestimmte Anzahl von Versetzungen hineinpasstund dass sich ein Korn nicht unabhängig von den Übrigen verformenkann. Effektiv steigt die kritische Schubspannung dabei proportional zur in-