Versetzungsausheilung
Versetzungsausheilung ist die gegenseitige Auslöschung von Versetzungen entgegengesetzten Vorzeichens bei erhöhter Temperatur. Dadurch sinkt die Versetzungsdichte im Kristallgitter. Die Folge: Härte und Festigkeit des Werkstoffs nehmen ab, die Zähigkeit steigt.
Physikalisch-chemischer Wirkmechanismus
Versetzungen sind linienförmige Gitterfehler. Sie entstehen bei plastischer Verformung. Bei hoher Temperatur bekommen die Atome genug Energie, um sich umzuordnen. Versetzungen können gleiten und klettern. Treffen zwei Versetzungen mit entgegengesetztem Vorzeichen aufeinander, heben sie sich auf – sie verschwinden. Das ist wie Plus und Minus: Sie neutralisieren sich. Die gespeicherte Verzerrungsenergie im Gitter wird frei. Das Gitter wird regelmäßiger.
Metallurgische Relevanz & Risiken beim Schweißen
Beim Schweißen entsteht eine Wärmeeinflusszone. Dort wird das Grundmaterial kurzzeitig erhitzt. In kaltverfestigten Stählen (z. B. kaltgewalzte Bleche) führt die Erwärmung zur Versetzungsausheilung. Genau in der Übergangszone zwischen Naht und unverändertem Grundwerkstoff entsteht eine weiche Zone. Diese Weichzone hat geringere Festigkeit als der Rest. Bei Belastung kann es dort zu Verformung oder Bruch kommen. Das ist ein typisches Problem beim Schweißen von kaltverfestigten Werkstoffen. Auch bei Mehrlagenschweißungen kann die Wärme der nächsten Lage in der vorherigen Lage Erholung auslösen. Die Härte sinkt.
Werkstattpraxis & Handlungsanweisungen
• Vor dem Schweißen prüfen: Ist der Grundwerkstoff kaltverfestigt? (Zum Beispiel durch Kaltwalzen oder Ziehen.)
• Wenn ja: Weichzone einplanen. Festigkeitsnachweis mit reduzierten Werten in der WEZ führen.
• Schweißwärme begrenzen: Kleine Wärmeeinbringung wählen (z. B. kurze Lichtbogenzeiten, geringe Streckenenergie, Vorwärmung vermeiden, wenn nicht nötig). Weniger Wärme = weniger Ausheilung.
• Wenn möglich: Nach dem Schweißen eine Wärmebehandlung durchführen, um die gesamte Struktur zu homogenisieren – dann aber bedenken, dass die gesamte Festigkeit sinkt, nicht nur lokal.
• Alternative: Werkstoff mit höherer Rekristallisationstemperatur verwenden oder kaltverfestigten Zustand durch Ausscheidungshärtung ersetzen.