Vorab gilt es, zwischem dem Primärgefüge und dem Sekundärgefüge zu unterscheiden, auch wenn Umgangssprachlich mit dem Begriff Gefüge oftmals das Sekundärgefüge gemeint ist.

Das Primärgefüge entsteht, wenn die Schmelze eines kristallinen Stoffes abkühlt. Beim Erreichen der Erstarrungstemperatur kommt es an vielen Stellen innerhalb der Schmelze, ausgehend von zufällig entstandenen Kristallisationskeimen, zur Kristallbildung. Diese Kristalle, auch Dendrite genannt, wachsen im weiteren Verlauf der Abkühlung solange, bis sie schließlich aneinanderstoßen. Je nachdem, ob es sich bei der Schmelze um einen ein- oder mehrphasig erstarrenden Stoff handelt, können im Verlauf der Ankristallisation von Schmelze an den Dendriten noch Entmischungsphänome auftreten. Diese Entmischungen sind in unterschiedlichen Schmelzpunkten der beiden Stoffe und deren Löslichkeiten begründet. Die einzelnen Kristalle, dem Zufall der Entstehung und ihrer Lage in der Schmelze entsprechend, weisen unterschiedliche Ausrichtungen auf und können an den Grenzflächen nicht miteinander verwachsen.

Vereinfachtes Schaubild für eine nichtdendritische Erstarrung: Gefuegebildung.png

Wird das Primärgefüge mit den Verfahren der Metallographie sichtbar gemacht, so erhält man einen Qualitativen Eindruck über die Inhomgenitäten des Materials. Bei Gußwerkstoffen lassen sich damit in der Regel auch die Dendritenstrukturen zeigen.

In vielen Fällen kommt es im Nachgang der Erstarrung der Schmelze aufgrund der vorhandenen Restwärme zu einer quasi "unfreiwilligen" Wärmebehandlung. Dieser Vorgang wird als Selbstanlassen bezeichnet. Ein Selbstlassen, wie auch eine technische Wärmebehandlung führt zu Um- und Rekristallisierungsvorgängen, die das Sekundärgefüge zur Folge haben. Dies sind jedoch immer Festkörperreaktionen.

In Metallen und Legierungen sind die Kristalle üblicherweise mikroskopisch klein,sie werden als Kristallite oder Körner bezeichnet. Die Berührungsflächen zwischen den Kristalliten heißen dem entsprechend Korngrenzen. Der Begriff Gefüge – oder auch Mikrostruktur – umfasst dabei das Gemenge der Kristallite selbst, sowie alle ggf. auftretenden Phasen und Defekte wie zum Beispiel Poren oder Lunker.

Im Gestein wird das Gefüge aus den in ihm enthaltenen Mineralen gebildet. Form, Größe, Anzahl und Verteilung der Minerale entscheiden hier über die Eigenschaften des Gesteins.

Einkristalle und amorphe Materialien weisen keine leichtmikroskopisch auflösbare Gefüge auf.

Die Gefüge von Metallen werden mit den Mitteln der Metallographie sichtbar gemacht und anschließend mikroskopisch untersucht. Zur Beweisführung, vor allem bei der Analyse von Schadensfällen, werden die Gefüge üblicherweise fotographisch dokumentiert.
Durch Beurteilung von Größe, Form und Anordnung der Kristallite mit ihren Korngrenzen, sowie Verunreinigungen lassen sich umfangreiche Aussagen über den Wärmebehandlungszustand und die zu erwartenden mechanischen Eigenschaften tätigen.

Umgekehrt lässt sich das Gefüge der Metalle (und die daraus resultierenden technologischen Eigenschaften) durch gezielte Wärmebehandlung sehr genau einstellen. So wird z. B. bei austenitischen CrNi-Stählen eine bestimmte Korngröße eingestellt, um damit eine definierte Dehnung und Festigkeit zu erreichen.

Versuch zur Gefügebildung

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Ein mit bloßem Auge sichtbares Gefüge lässt sich mit Hilfe eines einfachen Versuchs erzeugen:
"Klempnerlot" (Blei-Zinn-Legierung mit etwa 35% Zinn) wird mit einem Spiritus- oder Bunsenbrenner in einer Stahlkelle erhitzt und geschmolzen. Die Zugabe von Kolophonium macht die Oberfläche oxidfrei (die entstehenden Schlacken werden beiseite geschoben). Lässt man nun die Schmelze langsam abkühlen, kann die Kristallisation und Gefügebildung direkt beobachtet werden.

Übersicht von Gefügeschliffbildern

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Diese Übersicht von schematisch dargestellten Gefügeschliffbildern erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit:

Gefuege_Rein.png
Gefuege_Primaer_A_und_Eutektikum.png	Gefuege_Eutektikum.png	Gefuege_Primaer_B_und_Eutektikum.png

Am Beispiel Stahl:

Gefuege_Perlit_Ferrit.png

Gefuege_Perlit.png

Gefuege_Perlit_Sekundaerzementit.png

Werkstoffkunde