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Gefügearten - System Eisen-Eisencarbid

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Ferrit

Ferrit ist ein Metallgefüge, das (bei Temperaturen unter 911°C) hauptsächlich aus α-Mischkristallen besteht. Werkstoffe mit Ferritgefüge sind weich und besitzen eine geringe Festigkeit, daher werden sie z.B. bei Kaltumformung verwendet. Typische Einsatzgebiete sind Weicheisen, Relaiseisen, Einsatzstahl, Automobilbleche.

Austenit

Dieses Gefüge besteht aus γ-Mischkristallen und besitzt ein kubisch-flächenzentriertes Gitter. Austenit besitzt eine geringe Härte, wodurch es relativ schlecht zerspanbar ist, jedoch gut umformbar. Das Gefüge von Austenit ist an seinen typischen Zwillingskorngrenzen zu erkennen.
Wie man im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm erkennen kann, wandelt sich Austenit bei Temperaturen unter 723°C in Perlit um. Daher kommt Austenit bei Raumtemperatur nur in Legierungen vor. Er ist häufig Haupt-Gefüge-Bestandteil von nichtrostenden Stählen.

Zementit

Zementit oder auch Eisencarbid (Fe3C) ist ein Gefüge, das die Festigkeit des Eisenwerkstoffs erhöht und die Umformbarkeit verringert. Grund hierfür ist seine Härte (HV=800), die den Zementit verschleißfest, spröde und gut spanbar macht. Außerdem ist Zementit magnetisch.
Zementit besitzt einen orthorhomischen Gitteraufbau, der aus zwölf Eisen- und vier Kohlenstoffatomen besteht.

Ledeburit

Ledeburit ist ein Phasengemisch, welches beim Abkühlen seine Gefüge-Zusammensetzung verändert. So ist Ledeburit I dicht unterhalb von 1.147 °C ein Gefüge aus Austenit und Zementit. Bei Raumtemperatur besteht Ledeburit II aus Zementit mit ankristallisiertem Sekundärzementit und Perlit.
Da Ledeburit einen Kohlenstoffgehalt zwischen 2,06 % und 6,67 % besitzt, stellt er die Grenze zwischen Stahl und Eisen dar (Stahl besitzt einen Kohlenstoffgehalt unter 2,06%).
Außerdem besteht das Eutektikum des Eisen-Eisencarbid-Systems aus Ledeburit.

Perlit

Bei Abkühlung des Eisen-Eisencarbid-Systems unter 723°c entsteht aus Austenit Perlit. Perlit ist ein Phasengemisch aus Ferrit und Zementit. Perlit liegt bei Kohlenstoffgehalten zwischen 0,02% und 6,67% vor – d.h. er kommt in Stahl sowie in Eisenwerkstoffen vor. Bei Kohlenstoffgehalten über 4,3% liegt Perlit als Gefügebestandteil von Ledeburit II vor.
Außerdem besteht der Eutektoid des Eisen-Eisencarbid-Systems, der bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,8% entsteht, aus Perlit.

Übersichtstabelle - Gefügearten des Eisen-Eisencarbid-Systems

 Gefügeart  Phase/-n  Aufbau
Ferrit α-MK krz. max. 0,02% C gelöst
Austenit γ-MK kfz. max. 2,06% C gelöst
Zementit Fe3C orthorhombisch
Ledeburit Eutektikum
α-MK + Fe3C bzw.
γ-MK + Fe3C
 
Perlit Eutektoid
α-MK + Fe3C
lamellar

 

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