Gefügeübergänge

Gefügeübergänge bezeichnen Veränderungen der Mikrostruktur eines Festkörpers, die durch Änderungen der Temperatur, des Drucks oder der Zusammensetzung ausgelöst werden. Typische Formen sind Phasenwechsel, Umstrukturierungen der Kristallstruktur sowie Veränderungen in Gefügemerkmalen wie Körnergröße, Carbideinschlüsse oder die Verteilung von Phasen.

Der Vorgang erfolgt meist durch Nukleation der neuen Phase und deren Wachstum. Diffusionsgesteuerte Umwandlungen benötigen atomare Wanderung und laufen langsamer ab, während diffusionsarme oder diffusionlose Umwandlungen sich oft schnell vollziehen, häufig ohne lange Diffusionswege; ein klassisches Beispiel ist die martensitische Umwandlung bei schnellem Abkühlen, die eine andere Kristallstruktur erzeugt.

Typische Gefügeübergänge in Stählen umfassen austenit ↔ ferrit/Perlit (diffusionsgesteuert), Umwandlungen zu Bainit bei mittleren Abkühlraten und Martensit bei schnellem Abkühlen. In anderen Legierungen treten Ordnung-Disorder-Übergänge sowie polymorphe Transformationen auf. Die zeit- und temperaturabhängigen Verläufe werden häufig in TT(T)- bzw. CCT-Diagrammen beschrieben.

Folgen für Werkstoffeigenschaften: Härte, Festigkeit, Zähigkeit und Verformbarkeit ändern sich je nach Gefüge. Gefügeübergänge lassen sich durch Wärmebehandlung, Abkühlraten, Legierungselemente und Druck beeinflussen. Analytisch werden sie mittels Licht- oder Rasterelektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie und EBSD untersucht.