Ausscheidungshärtung

Die Ausscheidungshärtung ist eine Möglichkeit zum Erhöhen der Festigkeit metallischer Werkstoffe. Das Verfahren wird auch als Aushärten bezeichnet.

Voraussetzung für das Aushärten ist, daß eine Legierung mit beschränkter Mischkristallbildung vorliegt, d.h. daß die Bestandteile der Legierung oberhalb einer Umwandlungstemperatur in das Metallgitter eingelagert (gelöst) sind und unterhalb dieser Temperatur nicht mehr ineinander lösbar sind. Wird so eine Legierung langsam von einer Temperatur oberhalb der Umwandlungstemperatur unterhalb der Umwandlungstemperatur abgekühlt, entmischen sich die Legierungsbestandteile und es entsteht ein Gemisch aus Kristalliten der Legierungsbestandteile. Zum Aushärten muß demgegenüber die Legierung so schnell abgekühlt werden, daß sich die Legierungsbestandteile nicht trennen können. Es liegt dann ein übersättigter Mischkristall vor.

Ein Halbzeug das aus diesem Mischkristall besteht ist zunächst relativ weich und kann gut plastisch umgeformt werden. Das Aushärten erfolgt dann durch Diffusion der eingelagerten Legierungsbestandteile. Diese konzentrieren sich an bevorzugten Stellen im Gefüge und behindern dadurch die Versetzungsbewegung, wodurch sich die Festigkeit erhöht.

Die Auslagerung kann entweder bei Raumtemperatur erfolgen, oder es wird eine spezielle Auslagerungsglühung durchgeführt.

Ein prominentes Beispiel für die Ausscheidungshärtung ist das Duraluminium, eine Legierung aus Aluminium, 4% Kupfer und 0,5% Magnesium. Die Lösungsglühung erfolgt bei 510°C. Nach dem Abschrecken kann das Material umgeformt werden. Die Endfestigkeit wird durch eine Ausscheidungsglühung erreicht.

Ähnliche Vorgänge wie bei der Ausscheidungshärtung treten auch beim Altern und beim Bake Hardening von Stahl auf.

Weitere Möglichkeiten der Festigkeitserhöhung sind das Einlagern von Fremdatomen im Mischkristall, die Verfestigung durch Kaltumformung, die Kornfeinung sowie die diffusionslose Umwandlung (Umwandlungshärtung).