intergranular

Interkristallin beschreibt Risse, Korrosion oder Bruch, die sich entlang der Grenzen zwischen benachbarten Kristallen (Körnern) in einem Metall ausbreiten, anstatt sie zu durchqueren. Diese Korngrenzen sind Bereiche atomarer Fehlausrichtung, in denen Atome lockerer gepackt sind als im geordneten Inneren jedes Korns. Wenn ein Metall interkristallin versagt, nimmt der Rissverlauf den Weg des geringsten Widerstands und bewegt sich von Korn zu Korn wie eine Bruchlinie in Gestein.

Das häufigste interkristalline Problem in der industriellen Praxis ist die interkristalline Korrosion in Edelstahl. Wenn austenitischer Edelstahl während des Schweißens oder der Wärmebehandlung auf 500 bis 900°C erhitzt wird, scheiden sich Chromkarbide an den Korngrenzen aus. Diese karbidreichen Zonen entziehen dem angrenzenden Material Chrom und schaffen Passivierungszonen ohne Schutz, die anfällig für Angriffe sind. Die Exposition gegenüber sauren oder chloridhaltigen Medien löst dann selektiv entlang dieser Wege auf und führt letztendlich zum strukturellen Abbau des Metalls. Deshalb wurden stabilisierte Sorten (mit Niob oder Titan) und kohlenstoffarme Varianten für den Einsatz in geschweißten Konstruktionen entwickelt.

Interkristallines Spannungsrisskorrosionsrissbildung (IGSCC) tritt auf, wenn sich Zugspannung mit einer korrosiven Umgebung verbindet, oft in Nickel-Basis-Superlegierungen oder Titanlegierungen im Betrieb. Der Riss wächst entlang von Korngrenzen mit minimaler plastischer Verformung, was ihn tückisch macht, da das Metall äußerlich möglicherweise keine Zeichen von Problemen zeigt, bis zum plötzlichen Versagen. Die Anfälligkeit hängt von der Korngröße, Eigenspannungen, Korngrenzenzusammensetzung und Elektrolytzusammensetzung ab; feinere Körner und niedrigere Spannungen verbessern normalerweise die Beständigkeit.

Interkristalliner Bruch kann auch aus thermischen oder mechanischen Wechseln in grobkörnigem Material resultieren. Wenn die Körner groß sind, existieren pro Volumeneinheit weniger Korngrenzen, und die Grenzen selbst werden zu relativen Schwachstellen. Die Anlassversprödung in niedriglegierten Stählen zum Beispiel beinhaltet die Ausscheidung von Phosphor und Zinn an Korngrenzen beim langsamen Abkühlen, wodurch sie bei Betriebstemperatur spröde und bruchempfindlich werden.

Der Nachweis erfordert Mikroskopie. Die optische Untersuchung nach dem Ätzen offenbart die Kornstruktur; die Rasterelektronenmikroskopie von Bruchflächen zeigt das charakteristische facettierte Aussehen des interkristallinen Bruchs. Industrielle Gegenmaßnahmen umfassen Kornverfeinerung, Spannungsabbau, gesteuerte Kühlraten und bei aggressiven Umgebungen Materialauswahl oder Oberflächenschutz. Der Begriff unterscheidet sich vom transkristallinen Bruch, der die Körner durchschneidet und normalerweise auf andere Ursachen wie einschlussinduzierte Ermüdung oder lokalisierte plastische Instabilität hinweist.