| Die Themen |
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4. Rekristallisation
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Die Begriffe "Fehlstellen" und "Bewegungsenergie" werden erklärt.
Die Umwandlung der verformten Kristallite (Zwangszustand) in ihre natürliche Gestalt wird beschrieben. |
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4. Rekristallisation
Schon seit Jahrhunderten wissen Goldschmiede,
dass ein Stück, das durch Umformen hart und elastisch geworden ist,
weiter verformt werden kann, nachdem es bis zur Rotglut
(aber nicht bis zum Schmelzen) erhitzt wurde.
Wenn das Blech heiß genug ist, können einzelne Atome sich bewegen,
die alte Ordnung (den "Zwangszustand") zerstören
und sich neu ordnen, ohne dass das Blech seine Form verliert.
1. Bewegungsenergie der Atomrümpfe
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Bei sehr tiefen Temperaturen
liegen alle Atome fest auf ihren Gitterplätzen.
Bei erhöhter Temperatur
können sie sich etwas bewegen, denn
sie verwandeln die übernommene Wärmeenergie in Bewegungsenergie.
Anschaulich kann man es sich so vorstellen:
Sie schwingen hin und her, nähern sich einem ihren Nachbarn, prallen von ihm ab tauschen mit ihm die Energie aus und schwingen zurück.
Dabei bleiben sie zuerst an Ort und Stelle,
verschaffen sie sich nur etwas mehr Platz:
Das Metall dehnt sich aus.
Wenn die Tempertur noch höher wird,
wird die Schwingungsenergie der Atomrümpfe so heftig, dass sie ihre Plätz verlassen und sich zwischen ihren Nachbarn hindurch schieben können.
Das Metall schmilzt.
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2. Zu den Fehlstellen
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Wenn wir die Kristallite durch unseren Eingriff zwingen, ihre Gestalt zu ändern,
verschieben sie sich zwangweise gegeneinander.
Dabei können Fehlstellen zwischen ihnen entstehen.
Sie sind unvorstellbar klein, bieten aber etwas Platz für die noch kleinenren Atome.
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3.Kristallisationskeime
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Wenn das Stück erwärmt wird, können
- lange bevor die Schmelztemperatur erreicht ist -einzelne Atome, die an Kanten oder Spitzen der Kristallite sitzen,
von einem ihrer Nachbarn in die Fehlstelle gestoßen werden.
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4. Kristallwachstum
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Wenn sie dann mit einem ebenfalls ausgestoßenen Atom zusammentreffen, können sie sich mit ihm vereinigen
und in der Fehlstelle einen Kristallisationskeim bilden.
Andere Atome schließen sich an und vergrößern damit den Keim.
Dabei werden die entarteten verformten Kristallite
immer kleiner und verschwinden schließlich ganz,
während zwischen ihnen neue Kristallite
in ihrer natürlichen kompakten Form heranwachsen.
("Rekristallisation")
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5. Rekristallisationstemperatur
(Warum wir beim letzten Glühen vor der Fertigstellung
schnell erhitzen und dann schnell abschrecken sollen)
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Die Rekristallisation beginnt erst, wenn beim Erhitzen des Stückes eine bestimmte Grenztemperatur (bei verschiedenen Legierungen verschieden) erreicht ist.
Sie verläuft zunächst sehr langsam, wird mit steigenden Temperatur immer schneller.
Dicht unter der Schmelztemperatur geht es so schnell,
dass bereits nach wenigen Sekunden die deformierten Kristallite verschwunden
und neue Kristallite in ihre natürlichen Gestalt aufgebaut sind.
Dabei bilden sich zwar in einem ersten Schritt sehr viele sehr kleine Kristallite,
die dicht nebeneinander liegen.
Dann besitzt das Metallstück eine feine Struktur.
Wenn die hohe Temperatur längere Zeit erhalten bleibt,
können aber sie vereinigen sich kleine Kristallite vereinigen sich
und die Metallstruktur wird gröber.
Ein fein strukturiertes Stück hat bessere Materialeigenschaften als ein gröberes.
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6. Die Glühfarbe als Thermometer
Deshalb die Regel:
Beim letzten Glühgang
das Stück schnell bis dicht unter die Schmelztemperatur erwärmen
und dann abschrecken.
Dabei brauchen wir ein Thermometer, das uns anzeigt,
wann beim Erhitzen die Schmelztemperatur fast erreicht, aber nicht überschritten wird.
Für den geübten Goldschmied ist die Farbe der Rotglut wie ein Thermometer.
denn sie ändert sich mit steigender Temperatur.
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Ab etwa 400°C beginnt das Metall schwach zu glühen;
die Glühfarbe ist schwach dunkelrot
und nur im abgedunkelten Raum nach Ausschalten der hellen Flamme
zu erkennen,
ab etwa 550°C wird sie auch bei Tageslicht sichtbar (schwach dunkelrot)
bei weiterem Erwärmen wird sie heller.
Wenn sie hellrot wird (über 700°C),
heißt es aufpassen, damit das Stück nicht schmilzt.
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Hat es Sie interessiert,
was beim Schmieden und Glühen im Bereich der Atome abläuft?
Ich würde mich freuen, wenn Sie Ihr Urteil dazu ins Gästebuch schreiben würden.
Haben Sie alles verstanden?
Bitte, teilen Sie mir per Email mit, falls Sie noch eine Erklärung oder Ergänzung zu dem einen oder anderen Punkt wünschen.
Die jetzt folgenden Seiten habe ich angehängt, um die angesprochenen Themen über das, was direkt mit Goldschmieden zu tun hat, hionaus zu ergänzen.
Interessiert es Sie?
Weitere Erklärungen dieser Art im Zusammenhang (zum Beispiel: "Warum beizt die Beize?") sind in Vorbereitung und können, falls es genug Interessenten gibt, gelegentlich veröffentlicht werden.
Ingeborg Bartsch
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