Mischbruch

Bei einem Mischbruch liegen Gleit- und Spaltbruch nebeneinander vor.

Mischbruch im Steilabfall des Kerbschlagbiegeversuchs nach Charpy

Üblicherweise kommen Mischbrüche nur bei Stählen mit einer kubisch-raumzentrierten Gitterstruktur und geringer Festigkeit vor,[1] d. h. bei ferritischen Stählen.

Bruchaussehen

Makroskopisch
Bruchfläche eines Mischbruchs unter dem Stereomikroskop nach Durchführung des Kerbschlagbiegeversuchs nach Charpy

Liegt ein Mischbruch vor, so erscheinen in der Bruchfläche die Anteile

Sie sind mit bloßem Auge unterscheidbar.

In Abbildung rechts wird ein Mischbruch unter dem Stereomikroskop betrachtet. Der größte Flächenanteil der Probe erscheint matt, er ist duktil gebrochen, weist auf einen Gleitbruch hin und liegt unter der Probenoberfläche; der glänzende Bereich in der Mitte erscheint kristallin, er ist spröde gebrochen und weist auf einen Spaltbruch hin.

Die folgende Abbildung erläutert, wie die Anteile der beiden Brucharten an der gesamten Bruchfläche bestimmt werden können.

Bestimmung des prozentualen Gleitbruchanteils einer Mischbruch-Probe
Das Produkt von A und B (jew. auf 0,5 mm genau gemessen) ergibt die Spaltbruchfläche.
Bezieht man diese auf die gesamte Bruchfläche, so ergibt sich der Anteil der Spaltbruchfläche.
Durch Ergänzung zu 100 % ergibt sich der Gleitbruchanteil.

Siehe auch Tabelle C.1 aus der Norm DIN EN ISO 1481 (Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy)[4]

Mikroskopisch
Übergang vom Gleitbruch zum Spaltbruch
(Aufnahmen mit dem REM)
Gleitbruch
= Wabenbruch
= duktiler Bruch
Mischbruch,
links: Gleitbruchanteil,
rechts: Spaltbruchanteil
Spaltbruch
= Sprödbruch
  • Gleitbruch: wabenartige Oberfläche entstanden durch Verformung
  • Spaltbruch: Oberfläche entstanden durch Aufspalten der Körner entlang von Spaltebenen.

Prüfverfahren

Nur ferritische Stähle weisen einen temperaturabhängigen Übergang zwischen und Spaltbruch und Gleitbruch auf, auch Steilabfall genannt.

Bei der Prüfung dieser Werkstoffe ist es Ziel, den Temperaturbereich zu ermitteln, in dem dieser Übergang erfolgt. Dazu wird ein Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy durchgeführt, welcher in der DIN EN ISO 1481 festgelegt ist.

Je nachdem welcher Stahl vorliegt, kann dieser unterschiedliche Kerbschlagarbeit verrichten bzw. Energie aufnehmen. Dies ist schematisch in den Abbildungen des folgenden Abschnitts zu erkennen.

Einflussfaktoren
Einfluss des Gitterstruktur auf die Kerbschlagarbeit KV (sowie auf die Festigkeit); die krz-Kurve mit dem Steilabfall steht für ferritische Stähle
Einfluss des Kohlenstoffgehalts auf die Kerbschlagarbeit KV
(der Kohlenstoffgehalt beeinflusst auch die Festigkeit)

Einzelnachweise
  1. William D. Callister und David D. Rethwisch: Materialwissenschaften und Werkstofftechnik – Eine Einführung. Hrsg.: Michael Scheffler. 1. Auflage 2013. Wiley-VCH, Weinheim, Germany 2013, ISBN 978-3-527-33007-2, S. 230 (Abb. 8.15).
  2. Wolfgang Bergmann: Werkstofftechnik 1. Hanser, S. 160 (Abb. B.2-48).
  3. Wolfgang Bergmann: Werkstofftechnik 1. Hanser, S. 152.
  4. DIN Deutsches Institut für Normung e. V.: Metallische Werkstoffe - Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy - Teil 1: Prüfverfahren (ISO/DIS 148-1:2015). Hrsg.: DIN Deutsches Institut für Normung e. V. Berlin 2015, S. 21.
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