Rekristallisation: Was ist damit gemeint?

Vorgang, bei dem beim Erwärmen eines Metalls mit gespeicherter Verformungsenergie neue, verzerrungsfreie Körner entstehen und wachsen. Die Festigkeit sinkt, und die Duktilität wird wiederhergestellt.

Japanische Bezeichnung: 再結晶

„Rekristallisation“ kommt in 6 Übungsfragen aus 4 Themen vor, darunter Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe, Metallische Werkstoffe und Legierungen, Magnetische Werkstoffe.

Fachgebiet: Metallische Werkstoffe und Legierungen

Selbst ausprobieren: Fragen zu Rekristallisation

Welche Aussage über die Rekristallisation beim Erwärmen eines kaltverformten Metalls trifft zu?

  1. AEs entstehen neue, nahezu verzerrungsfreie Körner; die Festigkeit sinkt, und die Duktilität wird wiederhergestellt
  2. BJe höher der Umformgrad, desto höher ist die Rekristallisationstemperatur
  3. CNach Abschluss der Rekristallisation wachsen die Körner auch bei weiterem Erwärmen nicht mehr
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Lösung: A. Es entstehen neue, nahezu verzerrungsfreie Körner; die Festigkeit sinkt, und die Duktilität wird wiederhergestellt

Erwärmt man ein kaltverformtes Metall, setzt zunächst die Erholung ein, bei der sich Versetzungen umordnen und innere Spannungen abnehmen; bei höheren Temperaturen folgt die Rekristallisation, bei der, angetrieben von der gespeicherten Verformungsenergie, neue, nahezu verzerrungsfreie Körner entstehen und wachsen. Da die Versetzungsdichte stark sinkt, nehmen Festigkeit und Härte ab, und die Duktilität wird wiederhergestellt. Je höher der Umformgrad, desto größer ist die gespeicherte Energie und desto niedriger die Rekristallisationstemperatur. Als Richtwert liegt die Rekristallisationstemperatur beim 0,3- bis 0,5-Fachen der Schmelztemperatur (als absolute Temperatur), sie hängt aber von Umformgrad und Reinheit ab. Wird nach der Rekristallisation weiter erwärmt, schreitet das Kornwachstum fort, um die Korngrenzenenergie zu verringern.

Ein kaltumgeformtes Metall wird auf eine Temperatur erwärmt, bei der noch keine Rekristallisation einsetzt. Welche Aussage über die dabei ablaufende Erholung trifft zu?

  1. ADie Versetzungen ordnen sich um und die inneren Spannungen sinken, Härte und Festigkeit nehmen aber kaum ab
  2. BNeue verzerrungsfreie Körner ersetzen das Gefüge, die Versetzungsdichte sinkt und die Härte nimmt stark ab
  3. CKorngrenzen wandern und die Körner vergröbern auf ein Mehrfaches, Härte und Festigkeit nehmen stark ab
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Lösung: A. Die Versetzungen ordnen sich um und die inneren Spannungen sinken, Härte und Festigkeit nehmen aber kaum ab

Bei der Erholung löschen sich die durch die Umformung erzeugten Versetzungen aus oder ordnen sich in energieärmere Anordnungen um (Polygonisation, bei der Kleinwinkelkorngrenzen entstehen). Da die Gesamtzahl der Versetzungen kaum abnimmt, sinken Härte und Festigkeit nur wenig; die inneren Spannungen (Eigenspannungen) nehmen jedoch ab, und durch den Abbau von Punktdefekten geht der elektrische Widerstand deutlich zurück. Das Spannungsarmglühen, mit dem nur die Spannungen abgebaut werden sollen, während die Form des umgeformten Teils erhalten bleibt, nutzt diese Erholung. Dass neue verzerrungsfreie Körner entstehen und Versetzungsdichte und Härte stark abnehmen, kennzeichnet die Rekristallisation, die bei höheren Temperaturen abläuft. Die Vergrößerung der Körner ist das Kornwachstum, das auf die Rekristallisation folgt; beide sind von der Erholung verschiedene Stufen.

„Rekristallisation“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Rekristallisation“ vorkommt (6)

  1. Welche Aussage über die Rekristallisation beim Erwärmen eines kaltverformten Metalls trifft zu?
  2. Ein kaltumgeformtes Metall wird auf eine Temperatur erwärmt, bei der noch keine Rekristallisation einsetzt. Welche Aussage über die dabei ablaufende Erholung trifft zu?
  3. Ein Kupferdraht mit 10,0 mm Durchmesser wird auf 8,0 mm Durchmesser gezogen. Wie groß ist der Kaltumformgrad (Querschnittsabnahme)?
  4. Als Richtwert für die Rekristallisationstemperatur wird das 0,4-Fache der Schmelztemperatur (als absolute Temperatur) angenommen. Welcher der folgenden Vorgänge ist dann eine Warmumformung? Die Schmelztemperaturen betragen 327 °C für Blei, 3422 °C für Wolfram und 1538 °C für Eisen.
  5. Kornorientiertes Elektroblech (Fe mit ca. 3 % Si) für Transformatorkerne hat bei Magnetisierung in Walzrichtung besonders geringe Verluste und eine hohe Permeabilität. Welche Begründung ist richtig?
  6. Vergleicht man Bauteile gleicher Form aus Kohlenstoffstahl, die durch Gießen bzw. durch Warmschmieden hergestellt wurden, haben die Schmiedeteile im Allgemeinen eine höhere Zähigkeit und Schwingfestigkeit. Was ist der Grund dafür?

Verwandte Begriffe

Erholung Kaltverfestigung Versetzung Wirbelstromverluste Stängelkristalle Lunker Kubisch-flächenzentriertes Gitter (kfz) Messing Mischkristallverfestigung Nichtrostender Stahl

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