Körnergrößen

Körnergrößen bezeichnen in der Materialwissenschaft die mittlere Abmessung der Kristallkörner in polycrystallinen Festkörpern wie Metallen, Legierungen oder keramischen Werkstoffen. Ein Korn ist die kleinste kristalline Einheit mit gemeinsamer Orientierung, die an Körnergrenzen aneinandergrenzen. Die Körnergröße wird häufig als mittlerer linearer Durchmesser angegeben und kann über verschiedene Definitionen ermittelt werden, etwa als äquivalenter Kreisdurchmesser oder mittels der Interzept- bzw. Planimetric-Methode. Zur Bestimmung werden metallographische Schnitte unter optischem oder rasterelektronenmikroskopischem Bild analysiert; Standardverfahren umfassen Maßnahmen wie ASTM E112 oder ähnliche Normen.

Die Körnergröße beeinflusst die Materialeigenschaften maßgeblich. Eine kleineren Körnergröße erhöht die Grenzfläche pro Volumen, was oft zu höherer Festigkeit und Härte führt (Hall-Petch-Beziehung), gleichzeitig aber Zähigkeit, Verformungs- und Erholungseigenschaften beeinflussen kann. Sie wirkt sich auch auf Diffusionsprozesse, Verschleißverhalten, Kriechfestigkeit und Temperaturstabilität aus. Die Verteilung der Körnergrößen (Körnergrößenverteilung) ist ebenfalls wichtig, da eine breite oder asymmetrische Verteilung das Gefüge unterschiedlich beeinflussen kann.

Kernfaktoren für das Kornwachstum sind Temperatur, Zeit, mechanische Vorverformung, Rekristallisation und das Vorhandensein von Legierungselementen oder Zweitphasenpartikeln, die das Kornwachstum verhindern oder steuern. In der Praxis werden durch Wärmebehandlung, Verformungstechniken oder Legierungsänderungen gezielt Kornstrukturen erzeugt oder verfeinert, um gewünschte mechanische Eigenschaften zu erreichen.