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Verfestigungsmechanismen und Versetzungen

Prüft man geglühten kohlenstoffarmen Stahl im Zugversuch, fällt die Spannung nach der oberen Streckgrenze ab, und es tritt eine ausgeprägte Streckgrenze auf, bei der Lüders-Bänder über die Probe laufen. Welche Aussage über dieses Phänomen und seine Abhilfe ist richtig?

  1. AEs entsteht, weil an den Korngrenzen ausgeschiedener Zementit die Bildung von Versetzungen behindert; löst man den Zementit durch Abschrecken auf, tritt es auch nach Monaten bei Raumtemperatur nicht mehr auf
  2. BEs entsteht, weil sich Kohlenstoff- und Stickstoffatome an Versetzungen sammeln und sie verankern; leichtes Kaltwalzen erzeugt bewegliche Versetzungen und beseitigt es, doch es kann nach Lagerung bei Raumtemperatur wiederkehren
  3. CDie obere Streckgrenze entsteht durch Aufstau von Versetzungen an Korngrenzen; vergröbert man das Korn, um die Korngrenzen zu verringern, treten weder ausgeprägte Streckgrenze noch Lüders-Bänder auf
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Lösung: B. Es entsteht, weil sich Kohlenstoff- und Stickstoffatome an Versetzungen sammeln und sie verankern; leichtes Kaltwalzen erzeugt bewegliche Versetzungen und beseitigt es, doch es kann nach Lagerung bei Raumtemperatur wiederkehren

In kohlenstoffarmem Stahl sammeln sich interstitielle Kohlenstoff- und Stickstoffatome um Versetzungen (Cottrell-Wolken) und verankern sie. Zum Fließen ist eine hohe Spannung nötig, um die Versetzungen loszureißen oder neue zu erzeugen (obere Streckgrenze); sind sie einmal in Bewegung, schreitet die Verformung bei geringerer Spannung fort, und ein verformtes Band läuft über die Probe. Da dies auf Pressteilen Oberflächenmarkierungen (Fließfiguren) erzeugt, wird Feinblech vor der Verwendung mit etwa 1 % dressiert, um bewegliche Versetzungen zu erzeugen. Diffundieren gelöster Kohlenstoff und Stickstoff jedoch und verankern die Versetzungen erneut, kehrt die Streckgrenze zurück (Reckalterung); bei IF-Stahl, in dem Kohlenstoff und Stickstoff durch Ti oder Nb als Verbindungen abgebunden sind, geschieht das nicht. Die Antworten, die das Phänomen mit Zementit oder mit Aufstau an Korngrenzen erklären, sind falsch.

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