Metallographische Bezeichnung für den in Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit unter 0,02% Kohlenstoff bevorzugt an den Korngrenzen der Ferritkristalle ausgeschiedenem Tertiärzementit, Bildung entlang der Linie P-Q im Eisen-Kolenstoff-Schaubild.
Auch der in übereutektoidischen Stählen auf den ehemaligen Austenitkorngrenzen in Netzform vorhandene Sekundärzementit wird als Korngrenzenzementit bezeichnet.
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Ledeburit[8]
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Ledeburit wurde nach seinem Entdecker, dem Metallurgen Karl Heinrich Adolf Ledebur (1837–1906), benannt.
Gefüge einer Eisenkohlenstoff-Legierung, das durch eutektische Umwandlung entsteht und aus Austenit und Zementit besteht. Gefügeart (oder –bestandteil) bestehend aus einem Gemenge aus Austenit und Eisencarbid, die bei verhältnismäßig kohlenstoffreichen Eisenwerkstoffen unmittelbar nach der Erstarrung der Schmelze vorhanden ist. Der Austenitanteil des Ledeburits wandelt sich im Laufe der Abkühlung in andere Gefügebestandteile z.B. Perlit um die Carbide bleiben jedoch erhalten.
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Ledeburit 1
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Ledeburit oberhalb von 723°C aus einem Gemenge aus Austenit und Eisencarbid.
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Magnetit
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Fe3O4 Eisenoxid - Chemische Verbindung von Eisen und Sauerstoff.
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Mangansulfit
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Chemische Verbindung von Mangan und Schwefel mit der Strukturformel MnS.
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Martensit [1] [9] [8]
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Die Bezeichnung Martensit ehrt einen Pionier der Metallographie Prof. Adolf Martens. Mit Martensit bezeichnete man früher alle Gefüge aus nadelförmigen Platten, die durch Abschrecken von Stählen entstanden sind. Diese Gefüge hatten mechanisch gesehen den Vorteil, eine besonders hohe Härte zu besitzen. Man hat inzwischen festgestellt, dass dieser Umwandlungsvorgang auch in anderen Legierungen als den Stählen auftritt, ohne dass gleichzeitig ein Anstieg der Härte erfolgt. Übrigens ist selbst bei Stählen der Martensit nicht besonders hart, wenn der Kohlenstoffgehalt niedrig ist. So sieht man heute eine hohe Härte nicht mehr als charekteristisch für Martensit an, obwohl die Härte ursprünglich die Aufmerksamkeit auf diesen Gefügebestandteil gelenkt hat. Daher bezeichnet man als Martensit nicht mehr einen besonderen Gefügebestandteil, sondern die Produkte einer bestimmten Umwandlung im festen Zustand, unabhängig von der Legierungszusammensetzung ihrer Struktur oder Ihren Eigenschaften. Diese Umwandlung heißt Martensitumwandlung[6].
Aktuelle Definition für Eisenwerkstoffe nach DIN EN ISO 4885:2015-09 - Entwurf [9]
- Phase, die in kohlenstoffhaltigen Stählen durch schnelles Abkühlen des Austenits gebildet wird, wobei die hohe Geschwindigkeit des Abkühlens verhindert, dass ausreichend Kohlenstoffatome aus dem Kristallgefüge diffundieren können, um Zementit (Fe3C) zu bilden. In Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von > 0,10 % wird gewöhnlich Plattenmartensit gebildet. Der Plattenmartensit ist üblicherweise hart und spröde. In Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt < 0,10 % wird gewöhnlich Lanzettmartensit gebildet. Lanzettmartensit weist üblicherweise eine gute Festigkeit auf.
ANMERKUNG Martensit ist eine metastabile feste Lösung von tetragonal-raumzentrierter Struktur.
Metallographische Bezeichnung für eine Gefügeart, die bei schneller Abkühlung aus dem Austenit entsteht, wenn es sich nicht um hochlegierten Austenit-Mischkristall handelt (siehe Restaustenit). Die Umwandlung des Austenits in den Martensit erfolgt nicht durch Diffusion sondern durch einen Umklappvorgang, der zur Folge hat, dass das kubisch-raumzentrierte Gitter der Alpha-Phase in der Richtung etwas verzerrt, tetragonal aufgeweitet wird.
Vickershärte >550HV
Gefügemodifikationen des Martensits[6] [15]
Abhängig von der Temperatur und dem Legierungsgehalt (insbesondere dem Kohlenstoffgehalt) entstehen unterschiedliche Gefügemodifikationen des Martensits im Werkstoff.
Lanzettmartensit
Der Lanzettmartensit (auch Latten-, Block- oder kohlenstoffarmer Massivmartensit genannt, im englischen lath martensite, entsteht bei höheren Temperaturen (an Temperaturen näher an der Martensitstarttemperatur) und geringeren Kohlenstoffgehalten von etwa 0,4–0,5 % C, in untereutektoiden Stählen. Er besteht aus abgeflachten Lanzetten, die dicht nebeneinander zu Schichten und dann schichtweise zu massiven Blöcken gepackt sind. Er ist vorherrschend in unlegierten und niedriglegierten Stählen mit weniger als 0,4 % C zu finden, aber auch in Legierungen aus Eisen mit < 25 % Nickel. Charakteristisch ist die Ausbildung in Form von Paketen aus parallelen < 1 µm breiten Lanzetten, ohne Restaustenit zurückzulassen. Ein Gefüge aus 100 % Lanzettmartensit entsteht nur, wenn der Kohlenstoffgehalt unter maximal 0,3 % liegt.
Lanzettmartensit weist eine hohe Versetzungsdichte auf (bis zu 1012 cm−2) und ist deutlich besser verformbar als der Plattenmartensit, da er bei höheren Temperaturen entsteht und damit die durch das Gitterumklappen entstandenen elastischen Verspannungen durch Gleit- und Erholungsmechanismen besser abbauen kann.
Plattenmartensit
Der Plattenmartensit (auch nadelförmiger, nadeliger, verzwillingter Martensit genannt, im englischen plate martensite oder twinned martensite, entsteht bei niedrigeren Temperaturen und höheren Kohlenstoffgehalten von etwa 0,8–1 % C, also beispielsweise in übereutektoiden Stählen. Der Martensit wächst hier nicht in Lanzett-, sondern in Plattenform, bei der die Platten nicht parallel aufgeschichtet, sondern unter verschiedenen Winkeln zueinander stehen. In den Zwischenräumen verbleibt Restaustenit.
Die Platten werden einerseits durch die Korngrenzen des Austenits, und andererseits durch die schon bei höheren Temperaturen entstandenen Platten am Wachstum gehindert, so dass die neu entstehenden Platten mit der Zeit immer kürzer werden, und den Raum immer dichter benetzen. Die mittlere Länge der Platten bewegt sich dabei zwischen einem Viertel und einem Drittel der ursprünglichen Austenitkorngröße.
Der Plattenmartensit ist weniger gut verformbar als der Lanzettmartensit, weil bei tieferen Temperaturen der primäre Mechanismus der plastischen Umformung nicht Gleit- und Erholungsvorgänge sind, sondern die Bildung von Zwillingen.
Mischmartensit
Im Bereich zwischen dem Lanzett- und dem Plattenmartensit, also zwischen etwa 0,5–0,8 % C, entsteht eine Zwischenform, der Mischmartensit.
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Nichtmetallische Einschlüsse[8]
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Makroskopische oder mikroskopische Einschlüsse im Stahl, die aus den bei der Stahlerschmelzung verwendeten feuerfesten Stoffen und der metallurgischen Schlacke herrühren und chemisch und mineralogisch entsprechend zusammengesetzt sind oder die Verbindungen von Eisen-; Desoxidations- oder Legierungselementen mit Stahlbegleitstoffen insbesondere in Form von Oxiden und Sulfiden, darstellen. Die wichtigsten nichmetallischen Einschlüsse im Stahl sind:
- Sulfide
- Oxyde
- Nitride
- Silicate
Die Größe und Verteilung nichtmetallischer Einschlüsse werden im Stahl üblicherweise mittels Richtreihen bestimmt, dies sind z.B. ASTM E45, DIN EN 10247, JIS G 0555
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Nitrid
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Verbindung von Stickstoff und Eisen und nitridbildenden Legierungselementen.
ANMERKUNG In Abhängigkeit vom Stickstoffanteil werden mehrere Nitride unterschieden. Hinsichtlich der Eigenschaften eines nitrierten Werkstückes sind die ferritischen α- und γ’-Nitride von besonderer Bedeutung.
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Oxyde
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Siehe nichtmetallische Einschlüsse
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Perlit [1] [9] [8]
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Die Bezeichnung "Perlit" ist eine Ableitung des Englischen Wortes "pearl", welches die Bedeutung der Perlmutter hat, da dieses Gefüge gestreift wie eine Muschel ist. Dieses Gefüge aus Ferrit und Zementit entsteht beim Austenitzerfall am Punkt "S" bei 723°C und einem Kohlenstoffgehalt von 0,8% im Austenit.[6]
Metallographische Bezeichnung für das Eutektoid im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm mit 0,8% Kohlenstoff das aus sehr Kohlenstoffarmen α - Mischkristall und Zementit besteht, die in Form von mehr oder weniger dicht nebeneinander liegenden feinen Lamellen angeordnet sind. Perlit ist einer der Gefügebestandteile, die bei der Umwandlung von Austenit im Verlauf der langsamen Abkühlung entstehen können (bei entsprechender chemischen Zusammensetzung des Stahles).
- Perlit mit groben lamellen (grob lamellarer Perlit) - Bezeichnung für ein Gefüge aus Perlit, der so groblamellar ist, dass er Lichtmikroskopisch auch bei niedrigen Vergrößerungen (ca. 100:1) auflösbar ist. Vickershärte 200 HV
- Perlit lamellar (lamellarer Perlit) - Bezeichnung für ein Gefüge aus Perlit, der so lamellar ist, dass er Lichtmikroskopisch, bei einer Vergrößerung von ca. 500:1, auflösbar ist.
- Perlit mit feinen lamellen (feinlamellarer Perlit) - Bezeichnung für ein Gefüge aus Perlit, der so feinlamellar ist, dass er Lichtmikroskopisch, bei einer Vergrößerung von 1000:1, kaum auflösbar ist. Im Deutschen fälschlicherweise als Troostit[8] bezeichnet, diese Bezeichnung ist falsch[1][2] und sollte nicht mehr verwendet werden, siehe Troostit. Vickershärte 250 HV.
- Perlit mit feinsten lamellen (feinstlamellarer Perlit)- Bezeichnung für ein Gefüge aus Perlit, der so feinstlamellar ist, dass er Lichtmikroskopisch, bei einer Vergrößerung von 1000:1, nicht mehr auflösbar ist. Im Deutschen fälschlicherweise als Sorbit[8] bezeichnet, diese Bezeichnung ist falsch[1][2] und sollte nicht mehr verwendet werden. Vickershärte 400 HV
Nach prEN ISO 4885 wird nur zwischen zwei Perlitarten unterschieden:
- globularer Perlit Mikrogefüge aus kugelförmigen Zementitteilchen in einer Ferrit-Matrix. Es entsteht bei Wärmebehandlung mit geeignet erhöhter Temperatur aus Perlit, Bainit oder Martensit und ist vergleichsweise weich. Siehe auch Sphäroidit[9].
- in der TGL 15477-03 der DDR [16], wird in der Richtreihe 14 der Lamellenabstand des Perlits bei einer Vergrößerung von 500:1 wie folgt unterschieden-
- MPG 1 = bis 0,3 µm
- MPG 2 = über 0,3 bis 0,8 µm
- MPG 3 = über 0,8 bis 1,3 µm
- MPG 4 = über 1,3 bis 1,6 µm
- MPG 5 = über 1,6µm
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Phosphit / Steadit
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In der Metallographie wird das Phosphor bildende Element dem Wort Phosphit vorangestellt. Eisenphosphit usw.. Im Grauguß ist Eisenphosphit sehr gut zu erkennen, als Eisen-Phosphor-Eutektikum, siehe Steadit.
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Primärzementit
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Siehe Zementit
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Restaustenit
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Metallographische Bezeichnung für nicht umgewandelten Austenit, der nach Abkühlung von der Austenitisierungstemperatur bei umwandlungsfähigen Stählen noch vorhanden ist.
Durch schnelles Abkühlen (Abschrecken) oder durch isothermische Umwandlung bei genügend tiefer Temperatur kann eine gewisse Menge Restautenit im Gefüge auftreten. So enthalten Bainit- und Martensitgefüge häufig einen Anteil von nicht umgewandelten Austenit. In Kohlenstoffstählen ist dieser Anteil gewöhnlich gering mit Ausnahme von sehr kohlenstoffreichen Stählen. In Stählen mit gelösten, metallischen Substitutionselementen kann der Restaustenitanteil groß sein.[6]
Die metallographische Bestimmung des Restaustenitgehaltes ist lt.[17] erst ab einem Gehalt von >14% sicher möglich. Sehr geübte Metallographen können bei bekannten Werkstoffen und Wärmebehandlungsprozessen möglicherweise bereits Restaustenitgehalte ab 12% im Mikroskopbild erkennen. Lt. George F. Vander Voort einem der wichtigsten Amerikanischen Metallographen [18][19] kann Restaustenit im Lichtmikroskop erst ab einem Gehalt von 12-15% gesehen werden, wenn er mit XRD (X-ray diffraction) bestätigt wurde. Daraus ist der Umkehrschluss zu treffen, daß bei sichtbarem Restaustenit üblicherweise ein Mindestgehalt von >12-15% vorhanden ist.
- in der TGL 15477-02 der DDR [14], wird in der Richtreihe 12 der Restaustenitgehalt wie folgt unterschieden-
- MUM 1 = Restaustenitgehalt bis 10%
- MUM 2 = Restaustenitgehalt über 10 bis 30%
- MUM 3 = Restaustenitgehalt über 30%
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σ - Phase
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Die Sigma-Phase ist eine Eisen-Chrom-Verbindung, die sich bei Stählen mit Chromgehalten über rd. 16% bei langsamem Abkühlen von Temperaturen über 900°C im Temperaturbereich zwischen 600 bis 800°C bildet.
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Sekundärmartensit
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Martensit, der sich bei Sekundärhärtung bildet
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Sekundärzementit
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Siehe Zementit
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Sorbit
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Sorbit ist ein Gefüge des Stahls, benannt wurde er nach Henry Clifton Sorby dem Begründer der Metallographie.[1]
Sorbit entsteht durch Anlassen des Martensits. Die nadelförmigen Martensit-Kristallite zerfallen dabei in ein feinstes Gemisch von Teilchen aus Ferrit und Zementit. Die ursprünglichen martensitischen Korngrenzen bleiben erhalten und somit auch das nadelförmige Strukturbild. Die einzelnen Teilchen sind jedoch lichtmikroskopisch nicht auflösbar. Sorbit erscheint daher im Gegensatz zum buntschimmernden Perlit und braunen (in sehr guten Mikroskopen auch bunten) Troostit im lichtmikroskopischen Hellfeld schwarz. Die Eigenschaften Sorbits ähneln denen des Bainits, reiner Sorbit hat eine nadelige Struktur[20] [21].
[20]
Manchmal wird auch der bei der entsprechenden Abkühlgeschwindigkeit direkt entstehende feinste Perlit als Sorbit bezeichnet, veraltete Bezeichnung für ein Gefüge aus Perlit, der so feinstlamellar ist, dass er Lichtmikroskopisch kaum auflösbar ist. Diese Bezeichnung sollte, für lamellaren Perlit, nicht mehr verwendet werden.[8]
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Sphäroidit [9]
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Mikrogefüge aus kugelförmigen Zementitteilchen in einer Ferrit-Matrix. Es entsteht bei Wärmebehandlung mit geeignet erhöhter Temperatur aus Perlit, Bainit oder Martensit und ist vergleichsweise weich.
Anmerkung Wird auch globularer Perlit genannt.
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Steadit
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Als Steadit (oder Phosphiteutektikum) bezeichnet man ein ternäres Eutektikum bestehend aus den drei Elementen Eisen, Phosphor und Kohlenstoff (90,71 % Fe + 6,89 % P + 2,4 % C bei 950 °C). In der Regel gilt Steadit als ein Gefügefehler im Gusseisen[7]. In der Metallographie wird das Phosphor bildende Element dem Wort Phosphit vorangestellt. Eisenphosphit usw.. Im Grauguß ist Eisenphosphit sehr gut zu erkennen, als Eisen-Phosphor-Eutektikum.
[20] [16]
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Sulfit
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Chemische Verbindung von Schwefel und/oder anderen Elementen mit Schwefel. In der Metallographie wird das Sulfit bildende Element dem Wort Sulfit vorangestellt. Mangansulfit, Eisensulfit usw..
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Tertiärzementit
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Ausscheidung aus dem Ferrit Linie P-Q im Eisen-Kohlenstoff-Schaubild. Siehe auch Korngrenzenzementit.
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Sorbit
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Troostit
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Rosettenförmiger kristallisierter Perlit in Martensit.
Troostit liegt meistens in rosettenförmiger Anordnung vor und ist lichtmikroskopisch nur bei sehr hohen Vergrößerungen aufzulösen. Er ensteht bei einer Abkühlgeschwindigkeit die etwas kleiner als die kritische Abkühlgeschwindigkeit ist, es entsteht ein Gefüge das häufig nach der Ätzung in Form dunkler fächerförmiger Flecken (Rosetten) in einer martensitischen Grundmasse vorliegt. Dieser Bestandteil ist bekannt unter dem Namen Troostit und ist nichts anderes als ein sehr feiner Perlit in Rosettenförmiger Anordnung.[6] [1]
Veraltete Bezeichnung für ein Gefüge aus feinstlamellaren Perlit, der so feinlamellar ist, dass er Lichtmikroskopisch nich auflösbar ist. Diese Bezeichnung sollte, für lamellaren Perlit, nicht mehr verwendet werden.[8]
- Bild - C45, Erwärmt auf 940°C, 10 sek., an Luft, dann in Wasser abgeschreckt. Martensit, Restaustenit und Rosettenförmig kristallisierter Perlit (Troostit)
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VS
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Verbindungsschicht, veraltete Bezeichnung. Siehe CLT = Compound layer thickness
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Vergütungsgefüge
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Gefüge das nach dem Vergüten (Härten und Anlassen bei hohen Temperaturen) entsteht, besteht aus hoch angelassenem Martensit.
- Bild - C45, Vergütet, 840°C in Wasser gehärtet, 600°C 0,5h angelassen, Vergütungsgefüge mit Martensit + Bainit
C45 - Vergütungsgefüge 500:1
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Wüstit
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FeO Eisenoxid - Chemische Verbindung von Eisen und Sauerstoff.
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Zementit[8] [9]
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Carbid des Eisens, entsprechend der Zusammensetzung Fe3C (siehe Eisencarbid).
Es wird unterschieden zwischen 3 Zementitarten die in reinen FE-C Legierungen auftreten können-
- Primärzementit
- Zementit der sich direkt aus der Schmelze abscheidet, bei Kohlenstoffgehalten über 4,3%, Bildung entlang der Linie C-D im Eisen-Kohlenstoff-Schaubild.
- Sekundärzementit
- Zementit der sich aus dem Austenit (γ-Mischkristall) abscheidet, bei Kohlenstoffgehalten über 0,8% bis 2,06%, Bildung als Korngrenzenzementit entlang der Linie E-S, bei Gehalten von 2,06 bis 4,3%, Bildung entlang der Linie E-C, im Eisen-Kohlenstoff-Schaubild.
- Tertiärzementit
- Zementit der sich aus dem Ferrit(α-Mischkristall) abscheidet bei Kohlenstoffgehalten bis 0,02 %, Bildung entlang der Linie P-Q im Eisen-Kohlenstoff-Schaubild.
[22]
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Zunder[8]
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Schicht, die während einer Warmumformung oder Wärmebehandlung in nicht geschützter Atmosphäre entsteht.
ANMERKUNG Üblicherweise ist der Zunder eine Oxidschicht und wird durch Abstrahlen oder Beizen entfernt.
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Tabelle der Fe-C-Phasen[9]
Tabelle 1 — prEN ISO 4885:2015 (D) (informativ)
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Einzelnachweise
- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 Floris Osmond, MICROSCOPIC ANALYSIS OF METALS, CHARLES Griffin & COMPANY,Limited , London, 1904
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Leonard Ernest Samuels, Light Microscopy of Carbon Steels, ASM International, 1999
- ↑ Acicular
- ↑ Report of ISI Committee in Nomenclature in Metallography, J. Iron Steel Institute, 1902, 61, 90 - International Statistical Institute
- ↑ 5,0 5,1 C.S. Smith, A History of Metallography, Chicago University Press, Chicago, 1960
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 6,7 6,8 6,9 DE FERRI METALLOGRAPHIA, Band 1-5, Verschieden Autoren, Presse Academiques Europeennes S.C., Bruxelles
- ↑ 7,0 7,1 Dr. Sc. Hermann Schumann et. al., Metallographie,11. Auflage, VEB Fachbuchverlag für Grundstoffindustrie, Leipzig
- ↑ 8,00 8,01 8,02 8,03 8,04 8,05 8,06 8,07 8,08 8,09 8,10 8,11 8,12 8,13 8,14 8,15 8,16 8,17 8,18 Dipl. Ing. Kurt Walczok, Lexikon der Begriffe der Eisen- und Stahlindustrie mit Definitionen und Erklärungen, Herausgegeben von der Beratungsstelle für Stahlverwendung in Zusammenarbeit mit dem VDEH, 2. Auflage 1974
- ↑ 9,00 9,01 9,02 9,03 9,04 9,05 9,06 9,07 9,08 9,09 9,10 9,11 9,12 9,13 DIN EN ISO 4885 - Entwurf, Eisenwerkstoffe - Wärmebehandlung - Begriffe, Beuth Verlag GmbH, Berlin
- ↑ F. Frehn: Neue Korrosions- und Verschleißfeste, bearbeitbare Hartstoffe: Ferro-Titanit für die chemische Technik. In: Materials and Corrosion. Band 30, Nr. 12, Dezember 1979, S. 870–872
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 Arnold Horsch, Seminar Metallographie in der Praxis, Teil 1, Arnold Horsch e.K., Remscheid
- ↑ DIN ISO 15787, Technische Produktdokumentation - Wärmebehandelte Teile aus Eisenwerkstoffen - Darstellung und Angaben, Beuth Verlag GmbH, Berlin
- ↑ DIN 30902 Lichtmikroskopische Bestimmung der Dicke und Porigkeit der Verbindungsschichten nitrierter und nitrocarburierter Werkstücke, Beuth Verlag GmbH, Berlin
- ↑ 14,0 14,1 TGL 15477-02, Oktober 1975,Fachbereichsstandard, Metallographische Bestimmung des Gefüges von Gußwerkstoffen auf Eisen-Kohlenstoff-Basis
- ↑ https://de.wikipedia.org/wiki/Martensit, 2017.01.24
- ↑ 16,0 16,1 TGL 15477-03, Oktober 1975,Fachbereichsstandard, Metallographische Bestimmung des Gefüges von Gußwerkstoffen auf Eisen-Kohlenstoff-Basis
- ↑ Auswertevorschrift der Lagerindustrie bei Kugeln aus 100Cr6, für die Luftfahrt
- ↑ George F. Vander Voort, Editor + Trustee, ASM Metals Handbook, Metallography and Microstructures, 2004 Rev. of Vol 9, 2001-2004, ISBN: 978-0-87170-706-2
- ↑ George F. Vander Voort, persönliche Email Korrespondenz, 18-25. Dezember 2016
- ↑ 20,0 20,1 20,2 Dr. Heinrich Hanemann, Angelica Schrader, Atlas Metallographicus, Band 2, Gußeisen, Verlag Gebr. Bornträger, Berlin, 1936
- ↑ https://de.wikipedia.org/wiki/Sorbit_(Stahl), 30.12.2016
- ↑ Dietrich Horstmann, Das Zustandsschaubild Eisen Kohlenstoff, Verlag Stahleisen, 5. Auflage, 1985
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