Danke Raubsau und Ridgeback für Eure Beiträge.
@Raubsau:
Alle Klarheiten beseitigt?
Ja, ich denke es geht in die richtige Richtung, aber der Groschen ist noch nicht so ganz gefallen. Immer noch zu viele Puzzleteile, die nicht so ganz zusammen passen wollen.Hier noch paar Unklarheiten - ich erwarte aber nicht ernsthaft, dass mir hier jemand die komplette Theorie erklären kann - obwohl es natürlich schon die Creme de la Creme wäre.
Die Größe der Körner/Kristalle (Kristallite sind die Kristallisationskeime aus denen später die Kristalle wachsen) hängt von der Erstarrungsgeschwindigkeit ab, liegt aber meist im Bereich von einigen µm.
In meinen Worten: Kristallite liegen also immer vor. Beim Abkühlen lagert sich an den Kristalliten irgendetwas ab, vermutlich Eisenmoleküle, die dann die eigentlichen Kristalle bilden. Je langsamer sich das Metall abkühlt, umso mehr Zeit haben die Eisenmoleküle, sich an den Kristalliten anzulagern und umso größere Kristalle bilden sich.
Zwischen den Körnern befinden sich Korngrenzen, da gibts auch verschiedene Arten aber lassen wir das mal. Die Korngrenzen sind Fehler im Material und machen dadurch den Stahl härter und fester.
Das wäre ja so, als ob eine Mauer umso stabiler wäre, je mehr Risse sie hätte.
Also: Je mehr Korngrenzen, desto höher die Festigkeit.
Was hält die Körner denn eigentlich zusammen? Können ja eigentlich keine chemischen Bindungen sein oder Interatome Kräfte. Sand wird ja auch nicht fest, wenn man ihn auf einen Haufen schütte. Egal wie fein man ihn mahlt.
Andererseits entstehen durch die vielen Korngrenzen auch viele Gleitebenen, je mehr Gleitebenen desto zäher der Stahl.
Das wäre einleuchend, wenn ich wüsste, was die Gleitebenen, die ja anscheinend aus Ebenen von miteinander zusammenhängenden Kristallen bestehen, zusammenhält. Stelle ich mir vor wie ein Stabel Papier. Jedes papier ist eine Gleitebene. Die Papierteilchen in einem Blatt Papier sind irgendwie miteinander verfrickelt und halten so das Papier zusammen. Die einzelnen Blätter können aber gegeneinander verrutschen. Es gibt aber keine nennenswerte Kraft zwischen den Blättern, die einen Stapel zusammenhält. Wirft man einen Stapel Papier z.B. in die Luft, kommen viele einzelne Blätter wieder herunter gefallen.
Feinkornbaustahl ist also ein netter Mittelweg zwischen Festigkeit und Zähigkeit. Wenn man die Festigkeit z.B. durch Härten steigert sinkt die Zähigkeit dadurch.
Dann müsste Feinkornstahl eigentlich eine mittlere Korngröße sein.
Deine Theorie über den Sand macht Aussagen über die Zähigkeit und nicht die Festigkeit!
Hm.
@Dieter
... mit dem verändern von Gefügen im Stahl kenne ich mich ein bisschen aus.
Das ist gut.
Also bei Härten soll ja das durch das umformen beim Schmieden ein feines Gefüge im Stahl erst geschaffen werden.
Wird das feine (harte) Gefüge jetzt beim Schmieden oder beim Härten geschaffen? Oder beides? Werden die Kristalle beim Schmieden vielleicht klein gehauen und organisieren sie sich beim
Abkühlen wieder neu? Raubsau hat oben schon etwas in die Richtung erklärt. Scheint so zu sein, dass je langsamer etwas abkühlt, desto größer werden die Kristalle.
Dies muss aber vor dem Härten erst durch ca. 3 maliges Normalisieren erst wieder entspannt werden,um die durch das Schmieden und den vielen Hitzen im Stahl entstandenen Spannungen wieder raus zu bekommen.
Was ist Normalisieren? Mehrfach erhitzen und Abkühlen?
Danach wird gehärtet und schnell abgeschreckt um das feinkörnige Gefüge zu halten.
OK, das habe ich glaub ich dank Raubsau verstanden. Obwohl:
Wenn man ein dickes Stück Stahl in Wasser oder Öl abschreckt, wird es außen sehr schnell kalt, während es innen noch deutlich nachhinkt. Demnach müsste sich außen immer eine sehr harte Schicht und innen eine zähe Schicht ergeben. Bei dünnen Messern natürlich nicht.
Ein feinkörniges und sehr hartes Gefüge in einer Schweissnäht braucht man nicht,eher grobes flexibles Korn .Das Wäre aber bei einer Schweissnaht nicht sehr ideal,da es dann eine sehr spröde bzw. harte aber eben auch sehr bruchanfällige Naht werden würde.
Also Schweißnähte sind grobkörnig, weil sie langsam abkühlen und das muss so sein, weil sonst die Naht zu bruchanfällig wäre. Andererseits gibt die Naht ihre Wäre Wärme ja auch innerhalb von Sekunden an den umgebenden kalten Stahl so weit ab, dass die Rotglut in paar Sekunden verschwunden ist.
Durch die hohen Temperaturen beim Schweissen entstehen eben auch sehr starke Spannungen im Material im Bereich der geschweissten Stelle.
Vermutlich durch das Zusammenziehen beim Abkühlen.
Deshalb lässt man das ja auch langsam nach dem Schweissen runter kühlen und schreckt es nicht mit Wasser oder Öl ab .
Aber müssten die Spannungen durch schlagartiges abkühlen möglichst direkt nach dem Schweißen nicht geringer werden, weil die Wärmeeinbringungszone viel kleiner wird?
Bekommt somit eine entspannte Naht wie in etwa beim Normalsieren nach dem Schmieden eines Stahls. Ich denke doch das ich das so richtige dargestellt habe und man es mit Schweissnähten vergleichen kann. Ist zwar nicht eins zu eins damit zu vergleichen,aber hat im Prinzip auch damit zu tun beim Schweissen .
Wie du siehst, so ganz klar ist mir das nicht, aber ich denke Schmieden und Schweißen müssten von der Kristallbildung her nahe miteinanander verwand sein. So gesehen macht der Vergleich wahrscheinlich schon Sinn und es könnten auch neue Erkenntnisse dadurch entstehen, dass man die ganze Sache einmal aus der Perspektive des Schmiedes sieht.
Deshalb ein dickes:
