Gefügeveredelung

Gefügeveredelung bezeichnet Verfahren, mit denen das Gefüge eines metallischen Werkstoffs gezielt verfeinert wird. Ziel ist eine kleinere, gleichmäßigere Körnerstruktur, wodurch sich mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Verformbarkeit verbessern. Die Gefügeveredelung wird sowohl bei Guss- als auch bei Umformwerkstoffen angewendet und ist eng mit Wärmebehandlung, Legierung und Herstellprozess verbunden.

Durch Inokulation während des Erstarrens können viele winzige Kornkeime geschaffen werden. Kornverfeinerer wie TiB2- oder Al3Ti-Verbindungen werden als Masterlegierungen zugegeben, insbesondere in Aluminiumlegierungen (z. B. Al-Si-Systeme). Die feinen Kerne führen zu einem feinen Gefüge statt grober Körner und verbessern Gieß- und Oberflächenqualitäten.

Weitere Wege sind kontrollierte Thermomechanik und Mikrolegierung: Gezielte Wärmebehandlung, warmes Umformen, schnelle Abkühlung oder Zufuhr von Elementen wie Niob, Titan oder Vanadium in Stählen, die Carbide oder Nitride bilden und das Kornwachstum bei Rekristallisation bzw. Austenitisierung begrenzen. In der Praxis kommen auch Verfahren zum Einsatz, die das Wachstum der Körner während des Wärmebehandlungsprozesses kontrollieren oder verhindern.

Durch Verfeinerung steigt die Hall-Petch-Festigkeit; gleichzeitig kann sich Zähigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Verformbarkeit verbessern. Die Veredelung beeinflusst zudem Verarbeitbarkeit, Gieß- und Zerspanbarkeit. Anwendungsbereiche umfassen Stahl, Aluminium, Magnesium, Kupferlegierungen und Gusseisen, wobei die Wahl der Methode vom Werkstoff, der Herstellerpraxis und den geforderten Eigenschaften abhängt.