Gefüge bei Eisenwerkstoffen
Bei Eisenwerkstoffen werden unterschiedliche Gefügearten hauptsächlich in Abhängigkeit des Kohlenstoffgehaltes und der unterschiedlichen Erwärmungs- und Abkühlungsmethoden und -Geschwindigkeiten beobachtet. Technisch reines Eisen zeigt beispielsweise ein Gefüge aus abgerundeten Körnern, wodurch es weich und leicht umformbar ist. Dieses Gefüge wird Ferrit-Gefüge genannt. Ferrit ist außerdem auch sehr leicht magnetisierbar.
Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt ändert sich die Korn- und Gefügestruktur: Der Kohlenstoff liegt im Stahl als Eisenkarbid vor, welches hart und spröde ist. Man nennt diese Verbindung daher im Korngefüge Zementit. Bei geringem Kohlenstoffgehalt (ca. 0,5%) durchziehen dünne Streifen (Streifenzementit) einzelne Körner des Gefüges. Diese Streifen rufen einen optischen Effekt hervor, der dem Werkstoff das Aussehen von Perlmutt verleiht, daher nennt man diese Körner auch Perlit. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt nimmt auch der Anteil der Perlitkörner am Gefüge zu, bis schließlich ein vollständiges Perlitgefüge bei etwa 0,8% Kohlenstoffgehalt erreicht ist. Bei weiter steigendem Kohlenstoffgehalt (ca. 1,6%) lagert sich zusätzliches Zementit an den Korngrenzen ab, so dass das Gefüge deutliche und breite Korngrenzen zeigt. Bei noch höherem Kohlenstoffgehalt bilden sich schließlich Graphitlamellen zwischen den Perlitkörnern. Hier hat das Eisen einen Kohlenstoffgehalt von etwa 3,5% und ist sehr spröde, was unter Belastung schnell zum Bruch führt. Dabei reißt das Gefüge an den Graphitlamellen auseinander, was zu einem charakteristischen Aussehen der Bruchstelle führt. Daher finden sich in diesem Bereich (von ca. 2,5% bis 3,7% Kohlenstoff) die Gusseisen-Werkstoffe. Stähle besitzen einen Kohlenstoffgehalt von unter 2%.
