Austenit

Austenit ist eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur des Eisens, die bei hohen Temperaturen auftritt, normalerweise über 912 Grad Celsius bei reinem Eisen. Anders als Ferrit, die Raumtemperaturform von Eisen, ist Austenit unmagnetisch und erheblich fester. Die Struktur trägt ihren Namen nach Sir William Chandler Roberts-Austen, einem Metallurgen des 19. Jahrhunderts. Wenn Eisen über die kritische Temperatur erhitzt wird, ordnen sich die Atome von der kubisch-raumzentrierten Geometrie in die flächenzentrierte Anordnung um, die Austenit definiert.

Die praktische Bedeutung von Austenit liegt in der Stahlherstellung und Wärmebehandlung. Wenn Stahl mit Kohlenstoff in den Austenitbereich erhitzt wird, lösen sich Kohlenstoffatome im Eisengitter deutlich leichter auf als in Ferrit. Deshalb ist Austenit der Ausgangspunkt für die meisten Härtungs- und Anlassverfahren. Nichtrostende Stähle, besonders solche mit hohem Nickel- und Mangangehalt, können auch bei Raumtemperatur austenitisch bleiben; diese werden austenitische Edelstähle genannt und sind wegen ihrer Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit geschätzt.

Die Umwandlung von Austenit zurück zu Ferrit während des Abkühlens wird in der Industrie präzise gesteuert. Schnelles Abkühlen aus dem Austenitbereich erzeugt Kohlenstoffatome in einer verzerrten Struktur, genannt Martensit, die extrem hart aber spröde ist. Langsameres Abkühlen erzeugt Perlit, eine geschichtete Struktur aus Ferrit und Zementit. Die Abkühlgeschwindigkeit in Grad pro Sekunde bestimmt die endgültige Härte und Zähigkeit des Stahls. Dies ist die Grundlage des Härtens und Anlassens.

Austenitkorngröße und ihre Auswirkungen

Die Größe der während des Erhitzens gebildeten Austenikörner beeinflusst direkt die endgültigen mechanischen Eigenschaften. Große Körner erzeugen große Martensitplatten beim Abschrecken, was zu groben, spröden Strukturen führt. Kleine Körner verfeinern die martensitische Gefügestruktur. Aus diesem Grund kontrollieren Stahlhersteller Heiztemperatur und -dauer sorgfältig und verwenden häufig Feinkorn-Austenitbildner wie Aluminium oder Vanadium, um das Kornwachstum zu verhindern.

Bei einigen Stahlsorten verbessert verbleibender Austenit, also Austenit, der beim Abkühlen nicht vollständig in Martensit umgewandelt wird, tatsächlich die Schlagzähigkeit und Duktilität in fertigen Teilen. Die Menge des verbleibenden Austenits wird metallografisch oder durch Röntgenbeugung gemessen und durch Einstellung der Anlasstemperatur gesteuert. Dieses Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit definiert vieles in der modernen Stahlkunde.