Forscher um Andrew King von der University of Manchester zeigten, wie sich ein Riss in der dreidimensionalen Kristallstruktur von Edelstahl ausbreitet. Durch Einsatz einer neuen Technik war dies möglich, ohne das Material zu zerstören.

Die meisten Metalle, die im Maschinenbau verwendet werden, setzen sich aus vielen kleinen Kristallen oder Körnern zusammen. Die Wissenschaftler wendeten ein Verfahren namens Beugungs-Kontrast-Tomografie auf einen Edelstahldraht mit einem Durchmesser von 0,4 Millimeter an. Die damit ermittelte dreidimensionale Karte zeigte die Formen, Positionen und Ausrichtungen von 362 verschiedenen Körnern. In einem nächsten Schritt legten sie den Draht in eine ätzende Flüssigkeit und hängten eine Last an ihn, so dass Mikrorisse zwischen den Körnern entstanden. Während sich die Risse langsam ausbreiteten, fertigte das Team in Abständen zwischen zwei Stunden und ein paar Minuten tomografische 3-D-Scans an.

Dabei beobachteten die Wissenschaftler, dass die Risse entlang der Korngrenzen wuchsen, wobei einige sich dem auch widersetzten. "Einige dieser resistenten Grenzen waren nicht diejenigen, die wir erwartet hätten", berichtet King.

Für die Metallurgie sind diese stabilen Korngrenzen von besonderem Interesse. Und mit Hilfe der neuen Technik können die Forscher genau untersuchen, welche Kornstrukturen besonders widerstandsfähig sind. Risse in rostfreiem Stahl können auftreten, wenn Belastungen in Kombination mit einer korrosiven Umgebung auftreten und die empfindlichen Korngrenzen angreifen. In Kraftwerken kann es etwa zu derartigen Beanspruchungen kommen. (mp)