Linienförmige Fehlstellen

Linienförmige Defekte werden auch 1-dimensionale Gitterbaufehler genannt. Sie stören das Gitter im Vergleich zu punktförmige Fehlstellen innerhalb eines größeren Bereiches. Hierzu zählen ausschließlich die Versetzungen, wobei grundsätzlich zwischen einer Stufenversetzung und die Schraubenversetzung unterschieden wird:

  • Stufenversetzung
  • Schraubenversetzung

Bei einer Stufenversetzung endet eine Atomebene ohne weiteren Anschluss im Metall. Man kann sie praktisch als eine eingeschobene Atom(halb)ebene in die bereits vorhandene Struktur gedacht vorstellen. Die "Kante" dieser eingeschobenen Atomebene wird auch als Versetzungslinie oder Versetzungskern bezeichnet und in Zeichnungen häufig mit einem "T" symbolisiert. Entlang dieser Versetzungslinien ist die Gitterstruktur stark verzerrt und weist starke Spannungen auf. Die Versetzungslinie bildet entweder einen geschlossenen Ring oder tritt an der Oberfläche des Kristalls (Korn) aus oder endet an anderen Fehlstellen.

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Abbildung: Stufenversetzung

Im Gegensatz zu einer Stufenversetzung windet sich bei einer Schraubenversetzung eine Atomebene entlang der Versetzungslinie wie das Gewinde einer Schraube durch den Kristall. In einem Kristall treten stets Kombinationen beider Versetzungsarten auf.

Versetzungen entstehen beim Erstarren von Schmelzen oder aufgrund von Spannungen im Metall. Sie werden aber auch durch plastische Verformung zusätzlich eingebracht. Versetzungen spielen vor allem bei Verformungsprozessen eine zentrale Rolle, da diese maßgeblich für die in der Praxis relativ gute Verformbarkeit der Metalle verantwortlich sind.  

Die Versetzungsdichte in einem Kristall wird als Gesamtlänge aller Versetzungslinien pro Volumen angegeben. Pro Quadratmillimeter eines weichgeglühten Metalls finden sich Versetzungslinien mit einer Gesamtlänge von etwa 1 km wieder. Durch Kaltverformung steigt die Versetzungslänge pro Quadratmillimeter auf rund 1 Millionen Kilometer an. Ab etwa einer Versetzungsdichte von ca. 100 Millionen Kilometern pro Quadratmillimeter ist der Werkstoff hingegen so geschädigt, dass dieser im Prinzip zerstört ist.