Nichteisenmetalle und -legierungen

In (α+β)-Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V ergibt das Abkühlen von oberhalb des β-Transus ein lamellares Gefüge aus Kolonien plattenförmiger α-Phase, während Umformen unterhalb des β-Transus mit anschließendem Glühen ein Gefüge mit globularer α-Phase ergibt. Welche Aussage über den Unterschied der Eigenschaften dieser beiden Gefüge ist richtig?

  1. ADas lamellare Gefüge hat die größere Duktilität und den größeren Widerstand gegen Ermüdungsrissbildung, das globulare Gefüge die größere Bruchzähigkeit und den größeren Widerstand gegen Ermüdungsrisswachstum
  2. BDas globulare Gefüge hat die größere Duktilität und den größeren Widerstand gegen Ermüdungsrissbildung, das lamellare Gefüge die größere Bruchzähigkeit und den größeren Widerstand gegen Ermüdungsrisswachstum
  3. CDie beiden unterscheiden sich nur in der Verteilung der Kornorientierungen, und Zugfestigkeit, Duktilität, Bruchzähigkeit und Ermüdungseigenschaften sind nahezu gleich
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Lösung: B. Das globulare Gefüge hat die größere Duktilität und den größeren Widerstand gegen Ermüdungsrissbildung, das lamellare Gefüge die größere Bruchzähigkeit und den größeren Widerstand gegen Ermüdungsrisswachstum

Globulare Gefüge (unterhalb des β-Transus umgeformt und rekristallisiert oder bimodale Gefüge aus globularer α-Phase und lamellaren Bereichen) haben kurze Gleitwege und verteilen die Verformung gleichmäßig; daher sind sie duktiler, und Ermüdungsrisse entstehen schwerer. Im von oberhalb des β-Transus abgekühlten lamellaren Gefüge folgen Risse dagegen einem gewundenen Weg entlang der Kolonien plattenförmiger α-Phase; der Rissweg wird länger, die Bruchzähigkeit ist höher, und lange Risse wachsen langsamer. Auch in der Kriechfestigkeit bei hoher Temperatur ist das lamellare Gefüge überlegen. Die Antwort, die die beiden Eigenschaftsgruppen vertauscht, ist falsch, und da die Form des Gefüges die mechanischen Eigenschaften stark beeinflusst, ist auch die Antwort falsch, sie seien nahezu gleich. Je nach den Anforderungen an das Bauteil stellt man das Gefüge über Umformtemperatur und Abkühlgeschwindigkeit gezielt ein.

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