Hitzebeständige Materialien
Wärmebeständigkeit einer Legierung
Die Wärmebeständigkeit hängt mit der Korngröße und der bevorzugten Verteilung von Verunreinigungen um die Kristalle herum zusammen.
Vergleichende Eigenschaften von Stahl
Grobkörniger Stahl weist eine höhere Kriechbeständigkeit auf als feinkörniger warmgewalzter Stahl. Tests haben gezeigt, dass die Temperatur und die Rekristallisation zu hoch sind. Infolgedessen weisen Stähle mit grobem Korn weniger steile Linienflanken im Diagramm auf. In Anbetracht der Testergebnisse können wir folgende Schlussfolgerungen ziehen. Die feinkörnigen Legierungen weisen bei Raumtemperatur und bei reduzierter Temperatur eine höhere Festigkeit auf. Bei erhöhten Temperaturen weisen grobkörnige Legierungen eine hohe Wärmebeständigkeit auf, aber ihre Duktilität nimmt ab. Diese Eigenschaften sind auch für Legierungen mit austenitischem Gefüge und für Legierungen mit Ferritgefüge geeignet.
Der Einfluss von Verunreinigungen
Wenn Legierungen Verunreinigungen enthalten, ist die Korngröße der entscheidende Faktor. Schädliche Verunreinigungen, die in die Grenzbereiche eindringen, senken die Wärmebeständigkeit. Wenn eine Legierung zu erstarren und zu kristallisieren beginnt, neigen Verunreinigungen dazu, sich in der Grenzzone anzusammeln. Diese Tendenz ist bei gegossenem Material stärker ausgeprägt als bei verformtem Material. Das verformte Material hat jedoch auch eine schwächere Korngrenzenfestigkeit bei hohen Temperaturen. Eine Ausnahme bilden Molybdän, Wolfram, Niob
Auswirkung der Heterogenität
Die Hitzebeständigkeit wird auch verringert, wenn das Material unterschiedliche Korngrößen aufweist. Nur eine Probe mit einem homogenen Korngefüge weist eine hohe Hitzebeständigkeit auf. Wird eine Probe mit heterogener Kornzusammensetzung bei hoher Temperatur belastet, kann dies zu Rissen im Material an der Korngrenze führen. Eine Legierung mit gröberen Körnern ist hitzebeständiger und praktischer. Bei der Prüfung der Werkstoffe verschiedener Proben auf Langlebigkeit wurden Korngrenzenrisse beobachtet, die in keinem Zusammenhang mit dem Versagen der Proben standen. Die plastischen Eigenschaften des Werkstoffs werden in der zweiten Phase des Tests stark reduziert.
Einfluss der Oberflächenqualität
Vernickelte und nicht vernickelte Proben zeigten keinen Unterschied in der Beständigkeit bei Festigkeitsprüfungen. Proben mit polierter Oberfläche rissen deutlich später als solche mit rauer, unbehandelter Oberfläche.
Auswirkung der Wärmebehandlung
Die Überhitzung von Schmiedestücken aus Stahl führt zu einer Verringerung der Hitzebeständigkeit. Überhitzung führt zu Gefügevergröberung und intergranularer Oxidation. Die Temperaturbedingungen müssen genau überwacht werden. Bei warmgewalzten und warmumgeformten Werkstoffen führt eine zu hohe Verarbeitungstemperatur zu einer Verringerung der Wärmebeständigkeit während der Alterung.
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