Austenit bezeichnet ein Gefüge beziehungsweise eine Phase des Eisens und seiner Legierungen mit kubisch-flächenzentrierter Kristallstruktur (kfz). In der Metallurgie wird Austenit auch als γ-Eisen beziehungsweise γ-Mischkristall bezeichnet. Im Unterschied zum kubisch-raumzentrierten Ferrit kann Austenit deutlich größere Mengen Kohlenstoff im Kristallgitter lösen.

Austenit spielt eine zentrale Rolle bei der Wärmebehandlung von Stahl. Insbesondere beim Härten bildet die Austenitisierung die Voraussetzung für die anschließende Umwandlung in ein hartes, überwiegend martensitisches Gefüge.

Wie entsteht Austenit?

Bei unlegiertem Eisen ist Austenit im Temperaturbereich von etwa 912 bis 1.394 °C stabil. Bei Stahl verändern Kohlenstoffgehalt und Legierungselemente die Temperaturbereiche, in denen Austenit gebildet wird und stabil bleibt.

Beim Erwärmen eines geeigneten Stahls über die werkstoffabhängigen Umwandlungstemperaturen verändert sich seine Kristallstruktur. Aus dem ursprünglichen Gefüge bildet sich Austenit. Dieser Vorgang wird als Austenitisierung bezeichnet.

Die erforderliche Austenitisierungstemperatur hängt unter anderem von der chemischen Zusammensetzung des Stahls und dem angestrebten Wärmebehandlungsergebnis ab.

Welche Eigenschaften besitzt Austenit?

Austenit unterscheidet sich in mehreren wesentlichen Eigenschaften von anderen Eisenphasen:

• Kristallstruktur: Austenit besitzt ein kubisch-flächenzentriertes Kristallgitter (kfz).
• Kohlenstofflöslichkeit: Austenit kann deutlich mehr Kohlenstoff lösen als Ferrit. Das ist für die Härtbarkeit von Stahl von großer Bedeutung.
• Verformbarkeit: Austenit weist aufgrund seiner Kristallstruktur häufig eine gute plastische Verformbarkeit auf.
• Magnetische Eigenschaften: Austenit ist im Allgemeinen paramagnetisch und damit nicht ferromagnetisch.
• Temperaturabhängigkeit: Die Stabilität von Austenit hängt von Temperatur, Kohlenstoffgehalt und weiteren Legierungselementen ab.

Welche Bedeutung hat Austenit beim Härten?

Beim klassischen Härten von Stahl wird das Werkstück zunächst auf eine geeignete Austenitisierungstemperatur erwärmt und für eine abgestimmte Zeit gehalten. Dabei bildet sich Austenit, in dem Kohlenstoff gelöst vorliegt.

Anschließend wird der Stahl ausreichend schnell abgeschreckt. Durch die schnelle Abkühlung werden diffusionsgesteuerte Gefügeumwandlungen weitgehend unterdrückt. Stattdessen kann sich der Austenit in Martensit umwandeln.

Martensit besitzt eine hohe Härte und Festigkeit, kann jedoch auch eine erhöhte Sprödigkeit aufweisen. Deshalb wird nach dem Härten häufig ein Anlassvorgang durchgeführt, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften einzustellen.

Die Bildung von Austenit ist somit ein wesentlicher Ausgangsschritt für die martensitische Härtung geeigneter Stähle.

Was ist Restaustenit?

Bei der Abschreckung wird nicht immer der gesamte Austenit in Martensit umgewandelt. Ein Teil kann im Gefüge verbleiben und wird als Restaustenit bezeichnet.

Der Restaustenitanteil hängt unter anderem vom Kohlenstoffgehalt, den Legierungselementen und den Abkühlbedingungen ab.

Restaustenit kann die Eigenschaften eines gehärteten Werkstücks beeinflussen. Insbesondere bei hohen Anteilen oder einer späteren Umwandlung können Maßänderungen und Veränderungen der mechanischen Eigenschaften auftreten.

Je nach Werkstoff und Anforderung kann eine gezielte Nachbehandlung sinnvoll sein, um den Restaustenitgehalt zu reduzieren oder das Gefüge zu stabilisieren.

Wo kommt Austenit außerdem vor?

Austenit ist nicht ausschließlich bei hohen Temperaturen vorhanden. Bestimmte Legierungselemente, insbesondere Nickel und Mangan, können die austenitische Phase so weit stabilisieren, dass sie auch bei Raumtemperatur bestehen bleibt.

Ein bekanntes Beispiel sind austenitische nichtrostende Stähle. Diese zeichnen sich je nach Legierungszusammensetzung unter anderem durch eine gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Zähigkeit aus.

Austenit ist damit sowohl für die Wärmebehandlung härtbarer Stähle als auch für die Eigenschaften zahlreicher technischer Stahllegierungen von grundlegender Bedeutung.