Isotermische Transformationskurve oder TTT-Kurve (Temperatur – Tempo – Transformation)

Die planmäßige Prüfung der Kinetik von Umwandlungen bei konstanter Temperatur (isotherme Umwandlungen) von Eisenlegierungen ausgehend von der austenitischen Struktur ist Edgar Bain zu verdanken. Die Eisenlegierung (Stahl oder Gusseisen) wird

  • Erwärmt und in den austenitischen Bereich gebracht;
  • Fast augenblicklich in ein thermostatisches Bad überführt, das auf einer konstanten Temperatur gehalten wird und unter der Austenitisierungstemperatur liegt;
  • Wird für eine zuvor festgelegte Zeit t auf der Temperatur von T2 gehalten;
  • Entnommen, schnell auf Umgebungstemperatur gebracht und einer mikrostrukturellen Prüfung unterzogen.

Durch Wiederholen dieser Reihe von Vorgängen für unterschiedliche Zeiten bei derselben Temperatur T2 und bei allmählich abnehmenden Temperaturen T2 ist es möglich, für jeden Wert von T2 die Inkubationszeit ti der Austenitumwandlung (d. h. den Zeitpunkt, zu dem die Umwandlung beginnt) und den Zeitpunkt tf, zu dem die Umwandlung abgeschlossen ist, zu ermitteln.

Abhängig von der isothermen Behandlungstemperatur und der spezifischen Zusammensetzung wird die Eisenlegierung eine mikrostrukturelle Entwicklung mit der Bildung von Ferrit, Perlit, Bainit, Martensit (oder Mischungen davon) durchlaufen.

Design von Gusseisenteilen Zanardi Foundries

Durch Eintragen der Zeiten ti und tf des Beginns und des Endes der Austenitumwandlung entsprechend jeder Temperatur T2 in einem Temperatur-Zeit-Diagramm, wobei die Zeit auf einer logarithmischen Skala ausgedrückt wird, werden die beiden Kurven des Beginns und des Endes der Austenitumwandlung erhalten.

Im TTT-Diagramm werden typischerweise drei Regionen identifiziert:

  • Die erste im linken Bereich, wo die austenitische Struktur instabil ist und dazu neigt, sich umzuwandeln;
  • Die zweite liegt zwischen der Anfangs- und der Endumwandlungskurve, in der die austenitische Struktur noch mit den aus ihrer Umwandlung resultierenden Mikrostrukturen koexistiert;
  • Die dritte befindet sich rechts von der Kurve am Ende der Umwandlung und besteht ausschließlich aus den Strukturen, die durch die Umwandlung des Austenits entstehen: Da die isotherme Behandlungstemperatur variiert, kann es sich eben um Ferrit, Perlit oder Bainit handeln.

Die beiden Kurven des Beginns und des Endes der Umwandlung werden nach unten begrenzt, entsprechend dem Niveau des Auftretens zweier horizontaler Linien, die der nicht mehr isothermen Umwandlung von Austenit in Martensit entsprechen. Diese Linien werden als Ms (Martensit Start) und Mf(Martensit Finish) identifiziert.

Anisothermische Umwandlungskurven oder CCT-Kurven (Continuous Cooling Transformation)

Bei den am weitesten verbreiteten Wärmebehandlungen erfolgt die Umwandlung des Austenits nicht bei konstanter Temperatur, sondern bei kontinuierlicher Abkühlung. Daher ist es notwendig, sich auf die anisothermen Umwandlungskurven des Austenits, also auf die CCT-Diagramme, zu beziehen. Diese Kurven werden durch Markieren der Start- und Endpunkte der Austenitumwandlung auf jeder Abkühllinie und durch Identifizieren der Bereiche erhalten, die den verschiedenen erhaltenen Mikrostrukturen entsprechen.

Lage und Form der anisothermen Kurven hängen vom Kohlenstoffgehalt und dem Vorhandensein von Legierungselementen im Gusseisen ab.

Als Beispiel zeigt die folgende Abbildung das TTT-Diagramm von Gusseisen mit unterschiedlichem Gehalt an Molybdän (Mo)t. Die in Übereinstimmung mit den Abkühllinien angegebenen Zahlen entsprechen der charakteristischen Härte jeder erhaltenen Mikrostruktur.

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