Welches Verfahren zur Verfestigung von Stahl erhöht die Streckgrenze und senkt zugleich die Übergangstemperatur des Zäh-Spröd-Übergangs, sodass auch die Zähigkeit bei tiefer Temperatur steigt?

Lösung: C. Kornfeinung durch thermomechanisches Walzen und ähnliche Verfahren

Kornfeinung erhöht über die Hall-Petch-Beziehung die Streckgrenze; da Spaltbruchrisse an Korngrenzen die Richtung ändern oder stoppen, steigt zudem die Spannung, die für die Entstehung und Ausbreitung von Rissen nötig ist, und die Übergangstemperatur sinkt. In Stahl ist der Hall-Petch-Koeffizient mit etwa 0,6 bis 0,7 MPa·√m größer als in Aluminium oder Kupfer, sodass die Kornfeinung besonders wirksam ist; das thermomechanische Walzen mit beschleunigter Abkühlung (TMCP), bei dem Nb- oder Ti-haltiger Stahl bei niedriger Temperatur gewalzt und anschließend beschleunigt abgekühlt wird, ist daher zur Festigkeitssteigerung von Stählen für Schweißkonstruktionen weit verbreitet. Kaltverfestigung, Ausscheidungsverfestigung und die Mischkristallverfestigung durch die meisten Elemente außer Ni erhöhen die Streckgrenze, verschieben aber die Übergangstemperatur eher nach oben und senken die Zähigkeit. Besonders Phosphor seigert an die Korngrenzen und führt leicht zu Versprödung.