Kristallgitter & Gefügeaufbau
Kubisch-raumzentriert, kubisch-flächenzentriert, hexagonal — und warum das wichtig ist
AI generated Metalle erstarren nicht chaotisch, sondern in regelmäßigen Kristallgittern. Eisen wechselt beim Erwärmen sein Gitter — genau dieser Wechsel ist die Ursache für Härten, Vergüten und Martensit. Wer die Gittertypen kennt, versteht die wichtigsten Umwandlungen der Stahlmetallurgie.
Metalle sind kristallin. Das heißt: Ihre Atome sind nicht zufällig verteilt, sondern sitzen in einem regelmäßigen, sich wiederholenden Muster — dem Kristallgitter. Der kleinste Baustein dieses Musters heißt Elementarzelle, und davon gibt es bei Metallen vor allem drei Typen.
Kubisch-raumzentriert (krz): Ein Atom in jeder Ecke des Würfels plus eins in der Mitte. Dieses Gitter hat Eisen bei Raumtemperatur — als . Es ist dicht gepackt, aber die Gleitmöglichkeiten der Atome sind begrenzt.
Kubisch-flächenzentriert (kfz): Atome in den Ecken plus eins in der Mitte jeder Fläche. In diesem Gitter steckt Eisen zwischen 911 °C und 1392 °C — als . Das kfz-Gitter ist „luftiger" und lässt sich viel besser verformen; gleichzeitig lösen sich in seinen Lücken deutlich mehr -Atome.
Hexagonal dichteste Kugelpackung (hdp): Bei Zink, Magnesium und Titan bei Raumtemperatur. Dieses Gitter hat nur wenige Gleitebenen — deshalb sind diese Metalle schlechter kalt verformbar.
Der entscheidende Punkt für dich als Schweißer: Eisen wechselt beim Erwärmen und Abkühlen sein Gitter. Bei 911 °C klappt das krz-Gitter in das kfz-Gitter um — Ferrit wird Austenit. Beim Abkühlen passiert das Gleiche rückwärts. Dieser Gitterwechsel ist die Ursache für alles, was beim Schweißen an Härtung passiert:
• Kühlt der Austenit langsam ab, haben die Kohlenstoffatome Zeit, das kfz-Gitter zu verlassen — es entsteht weicher Ferrit/.
• Kühlt er blitzschnell ab, bleiben die Kohlenstoffatome gefangen und verspannen das Gitter gewaltsam — es entsteht harter .
Ein reales Metallstück ist aber kein Einkristall, sondern besteht aus Millionen winziger (Körner), die an ihren Grenzen aneinanderstoßen. Die Korngröße bestimmt die Eigenschaften: Feines Korn = fester und zäher, grobes Korn = weicher und spröder. Beim Schweißen wächst das Korn in der — deshalb ist die Grobkornzone neben der Naht die Schwachstelle.
Auch Gitterfehler gehören zum Alltag. Ein fehlendes Atom (Leerstelle), ein eingelagertes Fremdatom oder eine Versetzung (eine eingebaute Verschiebung im Gitter) bestimmen, wie sich das Metall verformt und verfestigt. heißt im Kern: Du erzeugst so viele Versetzungen, dass sie sich gegenseitig blockieren.