Verfestigungsmechanismen und Versetzungen

Wird ein Metall verfestigt, nimmt die Gleichmaßdehnung gewöhnlich ab. Welche Aussage beschreibt das Prinzip von TRIP- und TWIP-Stählen, die auch bei hoher Festigkeit eine große Gleichmaßdehnung zeigen, richtig? Die Einschnürung beginne bei dσ/dε = σ (σ und ε sind wahre Spannung und wahre Dehnung).

  1. AMartensitumwandlung oder Verformungszwillingsbildung während der Verformung halten die Verfestigungsrate dσ/dε mit fortschreitender Dehnung hoch und verzögern den Beginn der Einschnürung
  2. BVersetzungen verschwinden während der Verformung durch Erholung, sodass die Verfestigungsrate dσ/dε gegen null geht, die Fließspannung konstant bleibt und keine Einschnürung auftritt
  3. CEine Kornfeinung auf einige zehn nm erhöht die Streckgrenze bei weiterhin hoher Verfestigungsrate und steigert so Festigkeit und Gleichmaßdehnung zugleich
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Lösung: A. Martensitumwandlung oder Verformungszwillingsbildung während der Verformung halten die Verfestigungsrate dσ/dε mit fortschreitender Dehnung hoch und verzögern den Beginn der Einschnürung

Nach dem Considère-Kriterium beginnt die Einschnürung, wenn die Verfestigungsrate dσ/dε auf die Fließspannung σ abgesunken ist. Erhöht man σ durch Verfestigung, ohne die Verfestigungsrate zu steigern, wird diese Bedingung früher erreicht, und die Gleichmaßdehnung nimmt ab. In TRIP-Stählen wandelt sich Restaustenit während der Verformung nach und nach in harten Martensit um, und in TWIP-Stählen bilden sich in hoch Mn-haltigem Austenit mit niedriger Stapelfehlerenergie fortlaufend Verformungszwillinge, deren Grenzen die Wege der Versetzungen fein unterteilen. In beiden Fällen bleibt die Verfestigungsrate mit fortschreitender Dehnung hoch, sodass hohe Festigkeit und große Gleichmaßdehnung zusammenkommen. Bringt die Erholung die Verfestigungsrate nahe null, beginnt die Einschnürung im Gegenteil fast sofort. In Körnern von einigen zehn nm reichern sich kaum Versetzungen im Korninneren an, daher sinkt die Verfestigungsrate, und die Gleichmaßdehnung wird klein.

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